干热岩热储层产热稳定性及经济性评价

发布时间：2021-01-13 08:50

　　地热能是一种绿色低碳、可循环利用的可再生能源,具有储存量大、清洁环保、稳定可靠等特点,干热岩属于地热能中的一种,其能源储存量大约占地热资源总量的三分之一。所以近几年利用干热岩发电采暖成为人们研究的热点,干热岩采暖技术虽相较于发电来说更易于实现,但热储层在供暖应用过程中的产热稳定性及产热效果仍需探索研究。论文对比分析了不同干热岩热储层致裂技术,得出二氧化碳压裂形成裂缝数量多、分布均匀、缝宽适宜,而水力压裂裂纹数量较少,多是较长主裂纹。综合得到在裂缝形态以及对岩体和环境影响方面二氧化碳致裂优势明显。本文针对干热岩双井置换系统建立了单裂隙的热储层模型,运用Fluent软件模拟研究了该系统一个供暖周期（五个月）内裂隙宽度、工作流体流速、岩层初始温度对生产井的出水温度、裂隙周围岩层温度分布、工作流体在裂隙内的温度及产热速率等的影响。结果表明:岩层初始温度对生产井的出水温度、产热速度影响较显著,初始温度越大,生产井出水温度及产热速率越大,裂隙周围的取热半径越大。模拟了基础模型热储层连续运行十年的开采温度变化得到系统连续取热六年半左右时间便不能满足供暖需求,但文中将干热岩应用于供暖,非供暖期可进行热... 

【文章来源】：西安科技大学陕西省

【文章页数】：64 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

干热岩开发利用图（杨艳林[6]，2014）

热交换形成高温介质热水，从中间通道开采出来，这是该原理完整的一个运行流程。壳体的内管在压力的作用下，通过热交换器进行热交换后开提取热量。单井循环置换法的优势是系统总共只需要一口井，这样在建造人工热储层时的面积就会相应的小很多很多，所以可解决前期投入金额大这一难题。但是这个系统也有一个不能忽视的缺点，有限的地下热交换面积导致有限的热交换，并且由于垂直套管太长，很容易造成热量损失，这样如果要保证出水温度达标就需要岩石的温度更高些，这对热储层的初始温度来说就需要很高的温度标准。系统原理图如图1.2所示。图1.2干热岩单井置换原理图

1绪论8（2）双井循环置换法这种干热岩系统具有两个井(一个注入井，一个生产井）并且在注入井和生产井之间是有一个可充分满足水与岩石换热距离的，这个间距可以用来区分双井与单井系统。利用水力压裂等方式在地下干热岩中建造人工热储层，注入井注水流入热储层流经高温岩石，充分换热开采出岩石的热量。生产井和输入井之间需要一个合适的距离，这个距离既要能满足工作流体与高温岩石能完全充分的进行换热，也要能确保生产井在热储层的裂隙范围内保证提取出热能的工作流体顺利从生产井开采出来。放热后的工作流体可继续从注水井流入热储层进行下一个循环运行。其系统构成可简化为如图1.3所示。图1.3干热岩多井置换原理图多井干热岩系统是有多口井，但其基本运行原理是与双井系统类似的，只不过在注水井或者生产井的数量上有一定的差别。其本质与两井系统的本质相同，但是流体的流速等方面有所增加。据了解迄今为止国外大部分国家对干热的开发利用时采用的都是干热岩多井系统。多井式置换系统也有它的优缺点，当生产井井的数量增加时，产生的热水量不会改变，但会增加水的渗漏量，从而增加了可开采的热量；当注入井数量增加时，产生的热水量将减少，并且面积区域可开采热流量损失。1.5干热岩地热系统的商业价值及科研价值整个干热岩供暖系统相当于一个大型的天然的高温高压装置，因此具有巨大的科研与商业价值[37-39]（1）在水-岩相互作用实验过程中，可将示踪元素直接添加到水中，以通过水循环监测水-岩相互作用的过程，这种行为对沉积科学和液相微结构具有重要意义。


本文编号：2974592