摘要
化石能源枯竭、环境污染加剧是我们亟待解决的现实问题。清洁无污染、可再生的地热资源近年来受到广泛关注和研究。水热型地热资源温度较低、开发深度较浅,目前利用技术成熟。干热岩地热资源开采的方法为增强型地热系统(Enhanced Geothermal System,EGS)。注入流体生产参数(流速和温度)、人工压裂储层渗透率、注入-开采井的井网分布(井数、井型、井间距等)的优化设计是EGS实际工程建设需要解决的关键问题。本文采用数值模拟方法,进行了以下方面的工作:(1)在总结干热岩地热资源赋存地质条件基础上,结合云南省腾冲县热海热田地质背景,建立了EGS采热过程的数值模拟模型。(2)利用正交设计方法,开展“数值模拟实验”,分析了井间距、注入流体温度和流量、储层渗透率等因素对EGS采热性能的影响规律。结果表明:井间距是影响采热性能的最主要因素,并且对注入水温度和流量、储层渗透率的确定有显著影响。井间距较小时,系统运行寿命随注入水温度增高而增加,储层的渗透率也可以较低;井间距足够大时,注入温度的高低对系统运行寿命影响不大,渗透率变化对采热温度也几乎没有影响。(3)比较了井型(直井、水平井)和井网分布(五点法、七点法、九点法)对EGS采热性能的影响。结果表明:直井采热系统中,开采井数对水渗流的均匀性有影响,渗流不均匀将导致储层热量不能充分开采;注入井数对水渗流面积和渗流量有影响,渗流面积小、渗流量大的系统运行寿命较短;水平井采热系统中,开采井数增加时开采出的热水量不会变,但是会增加水的渗流面积,从而增加可采热量;注入井数增加时开采出的热水量会减少,并且使区域可采热量流失。