增強(qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)（EGS）是實(shí)現(xiàn)干熱巖地?zé)崮苜Y源開發(fā)利用的關(guān)鍵技術(shù)。以二氧化碳為載熱工質(zhì)的新型增強(qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)（CO₂-EGS）具有節(jié)能、高效及溫室氣體減排的多重優(yōu)勢。應(yīng)用分形幾何理論構(gòu)建考慮裂縫長度、密度和連通性不同參數(shù)組合的離散裂縫模型,基于局部非等溫?zé)崞胶饫碚摻O₂在裂縫系統(tǒng)內(nèi)滲流-傳熱-應(yīng)力多物理場耦合數(shù)學(xué)模型,并進(jìn)行有限元數(shù)值求解。結(jié)果表明:熱儲(chǔ)裂縫特征參數(shù)、空間拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和注采壓力是影響CO₂-EGS運(yùn)行壽命及采熱效率的關(guān)鍵因素;高穿透系數(shù)裂隙系統(tǒng)匹配高注采壓差可獲得較高采熱效率,而低穿透系數(shù)裂隙系統(tǒng)采熱效率隨注采壓差升高而降低;裂隙靜態(tài)特征參數(shù)與注采井壓差的合理匹配是實(shí)現(xiàn)CO₂-EGS采熱效率最大化的關(guān)鍵因素。 

【文章來源】：中國石油大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2020,44(06)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：9 頁

【部分圖文】：

不同特征參數(shù)下的裂縫網(wǎng)絡(luò)示例

如果巖石內(nèi)部未形成貫通的流動(dòng)通道,巖石的等效滲透率則接近基質(zhì)滲透率,與內(nèi)部的孤立裂縫的滲透率無關(guān)。在開發(fā)過程中,注入流體的壓力作用以及巖石的熱膨脹效應(yīng)使裂縫受到拉應(yīng)力而擴(kuò)張,裂縫滲透率增大,最終使巖石整體等效滲透率呈上升的趨勢。為探究CO2-EGS開發(fā)全過程的巖石滲透性變化,針對圖1所示的裂縫網(wǎng)絡(luò),繪制了不同注入壓力下巖石等效滲透率在模擬時(shí)間內(nèi)的變化,如圖3所示。可以看出,不同特征參數(shù)的裂縫網(wǎng)絡(luò)在模擬時(shí)間內(nèi)等效滲透率均趨于定值,達(dá)到穩(wěn)態(tài)。生產(chǎn)壓差越大,達(dá)到穩(wěn)態(tài)的時(shí)間越短,但是在穩(wěn)態(tài)時(shí)巖石的等效滲透率峰值基本不變。這說明在本次模擬中,注入壓力變化對巖石等效滲透率的影響非常微小。圖3 不同注入壓力下裂縫網(wǎng)絡(luò)在模擬時(shí)間內(nèi)巖石等效滲透率變化

圖2 不同特征參數(shù)下5×105 s時(shí)的溫度場分布圖4為pin=76.00 MPa時(shí),終止模擬時(shí)刻和起始模擬時(shí)刻巖石等效滲透率與穿透系數(shù)關(guān)系的對比。裂縫網(wǎng)絡(luò)的裂縫密度I越大或長度指數(shù)a越小,穿透系數(shù)P越大。圖4中的巖石等效滲透率與穿透系數(shù)呈良好的正相關(guān)關(guān)系。當(dāng)裂縫網(wǎng)絡(luò)未形成貫穿通道時(shí)(P<Pc),巖石的等效滲透率幾乎等于基質(zhì)滲透率;當(dāng)裂縫網(wǎng)絡(luò)開始形成貫穿通道時(shí)(P>Pc),巖石的等效滲透率大幅度提升。在巖石的熱量全部被抽汲完全后,巖石的等效滲透率相比未開發(fā)時(shí)增大了10～20倍。對于P=15.5和P=16的兩種裂縫網(wǎng)絡(luò),二者的穿透系數(shù)相近,但裂縫密度低長度指數(shù)小的巖石(P=15.5)的等效滲透率增大倍數(shù)明顯高于裂縫密度高長度指數(shù)大的巖石。這說明在前者的裂縫網(wǎng)絡(luò)中,雖然裂縫密度低,但裂縫長度較長,有效裂縫占比大,熱應(yīng)力作用的損失小。在后者的裂縫網(wǎng)絡(luò)中,即使裂縫密度比較大,但較短的裂縫難以搭建貫穿的流通通道,使大量的熱應(yīng)力作用消耗在孤立裂縫上,對整體滲流沒有貢獻(xiàn)。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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