干熱巖作為一種清潔的可再生資源在地殼中儲量極大,有效的開發(fā)利用能夠幫助改善我國未來的能源結(jié)構(gòu)和降低溫室氣體等的排放。國外關(guān)于干熱巖的發(fā)展已經(jīng)有近50年的歷史,而我國目前則還停留在資源勘查和靶區(qū)選定階段。開采干熱巖最有效的手段是增強型地熱系統(tǒng)（EGS）,涉及的關(guān)鍵技術(shù)難題主要是儲層改造和地熱開采。作為一種典型的非常規(guī)儲層,干熱巖的儲層改造是高壓流體在滲透性極低的高溫壓結(jié)晶巖體中剪切滑移天然裂隙或創(chuàng)造新裂縫的溫度-力學-流體（THM）多場耦合的復雜過程,需準確預判人造縫網(wǎng)的延伸形態(tài)和滲流特征,因此,對巖石力學的要求極高。儲層改造的效果決定了地熱開采過程中的最佳流體循環(huán)速率(q_in)、儲層流體阻力（I_R）和井間距（L）等關(guān)鍵參數(shù),從而影響EGS的產(chǎn)能。因此,在開展EGS工程場地建設(shè)前,針對特定場地條件開展相關(guān)的室內(nèi)試驗和數(shù)值模擬研究意義十分重大。本文以中國西北共和盆地的干熱巖開發(fā)為背景,圍繞EGS中的兩個關(guān)鍵技術(shù)問題開展了干熱巖儲層的物理力學特征分析、儲層水力壓裂物理模擬試驗、儲層壓裂和地熱開采的模型研究四個方面工作。其中,關(guān)于巖石的試驗研究以實際... 

【文章來源】：吉林大學吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：178 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

EGS開發(fā)基本原理

第一章緒論7統(tǒng)中儲層改造的典型案例：圖1.2全球EGS工程的分布[12]（1）美國的EGS工程美國最早的FentonHillEGS工程的儲層刺激可分為淺層I期和深層II期兩個階段的若干次井間溝通試驗[16,23,40-43]。淺層I期目標是在低滲透的寒武紀黑云母花崗閃長巖中建立EGS系統(tǒng)。1974年，在GT-2井的2923m深度進行首次壓裂嘗試，1975年又新鉆了一個深3064m的EE-1地熱井，并對其進行壓裂與GT-2井進行溝通，但最終井間連通并不理想。1977年，在GT-2井的2500m深度處鉆定向井GT-2A和GT-2B進入了天然裂隙較為發(fā)育的巖體中才實現(xiàn)了較好的井間連通（圖1.3）。基于I期工程的成功，政府和機構(gòu)開始進行大量資金投入以支持深層II期的發(fā)展。II期儲層刺激試驗主要是在EE-2和EE-3井的變質(zhì)巖層段中進行。從1982年~1984年，在多個深度段上進行了水力壓裂，產(chǎn)生了大量的人工裂隙巖體。其中，最主要的階段是1983年12月在EE-2井以約6.36m3/min的排量持續(xù)注入超過60個小時的壓裂處理，該階段共計注入21000m3的清水，井口最大壓力為49MPa，但也未能實現(xiàn)井間的充分連通。因此，再次采用鉆定向井的措施延伸EE-3井進入天然裂隙發(fā)育區(qū)后II期工程才實現(xiàn)了較好的井間連通。通過FentonHill項目可以得出以下經(jīng)驗[16]：（1）水力壓裂能夠在高溫硬巖中創(chuàng)造開放性的大體積裂隙網(wǎng)絡(luò)體系，以維持取熱需求；（2）天然裂隙是井間連通至關(guān)重要的因素，這在EGS體系中必須予以重視。

吉林大學博士學位論文8(a)FentonHillEGS項目I期(b)FentonHillEGS項目II期圖1.3美國FentonHillGES的儲層改造情況[16,42]FentonHill項目失敗后，美國的地熱資源的開發(fā)多傾向于水熱型地熱，建設(shè)了Geysers，RaftRiver以及DesertPeak等一系列著名項目，在這些項目中均采用了水力壓裂手段進行儲層滲透率的增強，因此仍屬于EGS的范疇。隨著美國

【參考文獻】：
期刊論文
[1]中國地熱資源現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J]. 王貴玲,劉彥廣,朱喜,張薇.  地學前緣. 2020(01)
[2]青海共和盆地花崗巖高溫熱損傷力學特性試驗研究[J]. 郤保平,吳陽春,王帥,熊貴明,趙陽升.  巖石力學與工程學報. 2020(01)
[3]增強型地熱系統(tǒng)熱流固耦合過程數(shù)值模擬研究[J]. 許欣,李宏.  水利與建筑工程學報. 2019(06)
[4]青海共和盆地干熱巖地熱儲層水力壓裂物理模擬和裂縫起裂與擴展形態(tài)研究[J]. 周舟,金衍,曾義金,張旭東,周健,汪文智,孟翰.  吉林大學學報(地球科學版). 2019(05)
[5]山東文登ZKCW01干熱巖鉆孔地質(zhì)特征及資源潛力[J]. 江海洋,王樹星,康鳳新,史猛,范振華,張玲.  地質(zhì)學報. 2019(S1)
[6]青海共和盆地東部曲乃亥花崗閃長巖鋯石U-Pb定年及地球化學特征[J]. 孔令添,黎敦朋,張森琦,羅坤.  地質(zhì)找礦論叢. 2019(03)
[7]能源戰(zhàn)略與政策[J].   中外能源. 2019(09)
[8]探析國外可再生能源發(fā)展實踐[J]. 張超,王強.  中國國情國力. 2019(09)
[9]中國農(nóng)村生物質(zhì)能源利用分析研究[J]. 吳佳佳,耿利敏.  中國林業(yè)經(jīng)濟. 2019(05)
[10]我國生物質(zhì)能源的空間分布及利用潛力分析[J]. 趙思語,耿利敏.  中國林業(yè)經(jīng)濟. 2019(05)

博士論文
[1]泥巖蓋層對CO2圈閉的細觀性特征及模型研究[D]. 郝術(shù)仁.吉林大學 2019
[2]青海貴德地熱田儲層巖石物理力學性質(zhì)試驗及產(chǎn)能評價[D]. 張佳寧.吉林大學 2018
[3]增強地熱系統(tǒng)中干熱巖水力剪切壓裂THMC耦合研究[D]. 肖勇.西南石油大學 2017
[4]增強型地熱系統(tǒng)水力壓裂和儲層損傷演化的試驗及模型研究[D]. 郭亮亮.吉林大學 2016
[5]干熱巖裂隙滲流—傳熱試驗及儲層模擬評價研究[D]. 李正偉.吉林大學 2016
[6]巖石熱物性參數(shù)分析及多場熱效應(yīng)耦合模型研究[D]. 高平.吉林大學 2015

碩士論文
[1]高溫高壓下花崗巖力學特性研究[D]. 馬嘯.沈陽工業(yè)大學 2019
[2]北山花崗巖高溫力學特性試驗研究[D]. 閔明.中國礦業(yè)大學 2019
[3]青海省共和盆地恰卜恰地區(qū)地下熱水水文地球化學特征及成因分析[D]. 李永革.東華理工大學 2016
[4]青海南山地區(qū)古構(gòu)造應(yīng)力及構(gòu)造演化研究[D]. 張剛.成都理工大學 2016
[5]東昆侖共和盆地南部三疊系砂巖物源、古流向特征及其大地構(gòu)造意義[D]. 陳震.中國地質(zhì)大學(北京) 2012



本文編號：3595607