换热单元体展布特征对水平井多级压裂的EGS采热的影响
发布时间：2020-12-13 01:57
借鉴页岩气等低渗透非常规油气资源体积压裂技术,水平井分段多级压裂技术可用于构建增强型地热系统(EGS)人工热储。基于EGS储层压裂呈现出的较强非均匀性,构建EGS水平双井非均匀多级压裂模型,通过调整换热单元体(HTU)厚度、展布类型分别设计多组算例,研究换热单元体展布特征对水平井多级压裂的EGS采热的影响。为表征换热单元体展布的非均匀性,引入优势厚度比的概念。研究结果表明:非均匀压裂的热储层中,系统产出温度与压裂级数呈不严格的正相关性,还受到换热单元体展布特征的影响,与储层换热单元体的优势厚度比呈负相关性;非均匀压裂的热储层中,通过封堵劣势换热单元体或增强储层压裂使换热单元体均匀化,均可增强系统的采热性能。
【文章来源】：太阳能学报. 2020年07期 北大核心
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
EGS水平双井非均匀多级压裂模型
岩体储层初始温度为200℃，上、下边界面均设为绝热边界，左边界面为壁面，右边界面为对称面。裂隙入口设为定速度入口，并给定流体初始温度60℃，裂隙出口设为自由流，左边界面为对称面，右边界面为壁面。仅考虑流体的对流换热和岩体内部的热传导效应，求解连续性方程及能量方程，方程的相对误差值分别设为1.0×10-3和1.0×10-6，绝对误差限值为1.0。岩石及流体的热物性参数取值见表1[23-29]。2 结果分析
储层压裂级数对流体产出温度及电功率的影响见图3。系统的初始产出温度为200℃，相应的系统产能为10.35 MW，随热开采的进行逐渐降低。若以高温岩体温度下降10%为界限考察热储寿命[3]，则考察温度为180℃。前人研究表明热储层均匀压裂时，系统产出温度与压裂级数呈正相关性[17,32]。当热储层压裂不均匀时压裂级数仍是流体产出温度的主要影响因素，但由于储层压裂不均匀，产出温度和储层寿命与压裂级数并不呈现严格的正相关性。特别是随着热开采的进行，流体的产出温度与压裂级数的相关性逐渐削弱，换热单元体展布类型对其影响逐渐显现。在热开采进行的前10年算例1的流体产出温度曲线与算例2基本重合，算例1热储寿命为10.8 a，略长于算例2的10.5 a，但其压裂级数少于算例2。图4所示为算例1和算例2热储层的各换热单元体厚度对应的裂隙出口温度与储层总产出温度随时间变化曲线。对比可见，相同的换热单元体厚度下，算例2裂隙出口温度均高于算例1，这是由于算例2压裂级数为10级，高于算例1的9级，单条裂隙内的流量小，热开采过程中热突破范围较小，产出温度下降慢。但热储层总产出温度是所有裂隙流体混合后的平均温度，算例2中D=20 m的裂隙数目为3条，高于算例1，而D=20 m对应的裂隙出口温度最低，因此在热开采前期经流体均匀混合后储层整体产出温度与算例1相同，而在热开采后期甚至低于算例1。因此在热储层中可对较窄的劣势换热单元体进行封堵，延缓热突破，延长储层寿命。
【参考文献】：
期刊论文
[1]裂隙展布特征对EGS采热影响的理论数值模拟研究[J]. 翟海珍,魏国灵,金光荣,苏正,刘丽华,金云龙. 地球物理学进展. 2020(02)
[2]基于平行多裂隙模型的美国沙漠峰地热田EGS热恢复研究[J]. 翟海珍,苏正,凌璐璐,吴能友. 工程热物理学报. 2017(01)
[3]非常规储层水平井分段压裂新技术及适用性分析[J]. 严向阳,赵海燕,王腾飞,徐永辉,张亚杰,齐明. 油气藏评价与开发. 2016(02)
[4]增强型地热系统研究综述[J]. 郭剑,陈继良,曹文炅,蒋方明. 电力建设. 2014(04)
[5]裂缝与井筒成任意角度的压裂水平井产能公式[J]. 张德良,张芮菡,张烈辉,陈军,杨学锋,张小涛. 深圳大学学报(理工版). 2013(06)
[6]增强型地热系统储层试验与性能特征研究进展[J]. 曾玉超,苏正,吴能友,王晓星. 矿业研究与开发. 2012(03)
[7]页岩气水平井完井压裂技术综述[J]. 赵杰,罗森曼,张斌. 天然气与石油. 2012(01)
本文编号：2913675
【文章来源】：太阳能学报. 2020年07期 北大核心
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
EGS水平双井非均匀多级压裂模型
岩体储层初始温度为200℃，上、下边界面均设为绝热边界，左边界面为壁面，右边界面为对称面。裂隙入口设为定速度入口，并给定流体初始温度60℃，裂隙出口设为自由流，左边界面为对称面，右边界面为壁面。仅考虑流体的对流换热和岩体内部的热传导效应，求解连续性方程及能量方程，方程的相对误差值分别设为1.0×10-3和1.0×10-6，绝对误差限值为1.0。岩石及流体的热物性参数取值见表1[23-29]。2 结果分析
储层压裂级数对流体产出温度及电功率的影响见图3。系统的初始产出温度为200℃，相应的系统产能为10.35 MW，随热开采的进行逐渐降低。若以高温岩体温度下降10%为界限考察热储寿命[3]，则考察温度为180℃。前人研究表明热储层均匀压裂时，系统产出温度与压裂级数呈正相关性[17,32]。当热储层压裂不均匀时压裂级数仍是流体产出温度的主要影响因素，但由于储层压裂不均匀，产出温度和储层寿命与压裂级数并不呈现严格的正相关性。特别是随着热开采的进行，流体的产出温度与压裂级数的相关性逐渐削弱，换热单元体展布类型对其影响逐渐显现。在热开采进行的前10年算例1的流体产出温度曲线与算例2基本重合，算例1热储寿命为10.8 a，略长于算例2的10.5 a，但其压裂级数少于算例2。图4所示为算例1和算例2热储层的各换热单元体厚度对应的裂隙出口温度与储层总产出温度随时间变化曲线。对比可见，相同的换热单元体厚度下，算例2裂隙出口温度均高于算例1，这是由于算例2压裂级数为10级，高于算例1的9级，单条裂隙内的流量小，热开采过程中热突破范围较小，产出温度下降慢。但热储层总产出温度是所有裂隙流体混合后的平均温度，算例2中D=20 m的裂隙数目为3条，高于算例1，而D=20 m对应的裂隙出口温度最低，因此在热开采前期经流体均匀混合后储层整体产出温度与算例1相同，而在热开采后期甚至低于算例1。因此在热储层中可对较窄的劣势换热单元体进行封堵，延缓热突破，延长储层寿命。
【参考文献】：
期刊论文
[1]裂隙展布特征对EGS采热影响的理论数值模拟研究[J]. 翟海珍,魏国灵,金光荣,苏正,刘丽华,金云龙. 地球物理学进展. 2020(02)
[2]基于平行多裂隙模型的美国沙漠峰地热田EGS热恢复研究[J]. 翟海珍,苏正,凌璐璐,吴能友. 工程热物理学报. 2017(01)
[3]非常规储层水平井分段压裂新技术及适用性分析[J]. 严向阳,赵海燕,王腾飞,徐永辉,张亚杰,齐明. 油气藏评价与开发. 2016(02)
[4]增强型地热系统研究综述[J]. 郭剑,陈继良,曹文炅,蒋方明. 电力建设. 2014(04)
[5]裂缝与井筒成任意角度的压裂水平井产能公式[J]. 张德良,张芮菡,张烈辉,陈军,杨学锋,张小涛. 深圳大学学报(理工版). 2013(06)
[6]增强型地热系统储层试验与性能特征研究进展[J]. 曾玉超,苏正,吴能友,王晓星. 矿业研究与开发. 2012(03)
[7]页岩气水平井完井压裂技术综述[J]. 赵杰,罗森曼,张斌. 天然气与石油. 2012(01)
本文编号：2913675
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