增强型地热系统人工压裂机理研究及应用
发布时间：2023-03-05 13:47
本文针对增强型地热系统中的温度-渗流-应力-断裂、损伤（THMD）多场耦合问题，在原有程序TOUGHREACT-FALC3D的基础上，依据国内外水力压裂相关理论，利用FISH+FORTRAN语言，开发了断裂、损伤的模块、渗流模块，实现干热岩工程中的压裂及水热交换过程。程序较全面的考虑了水力压裂的张拉、剪切破坏及裂缝扩展、连通规律，通过各个参数之间调整传递，比较真实的反映了实际模型的客观物理过程。此外做了大量的室内试验，为模型模拟提供了数据参考。利用开发的程序，建立了室内模型试验及大庆徐家围子场地模型，通过与试验检测结果对比及场地模型模拟，验证了程序的准确性及适用性、可移植性，并且通过商业软件进行了并对干热岩（EGS）项目压裂扩展规律及水热产出进行了分析。为以后相关领域实际工程中（THMD）多场耦合数值模拟计算提供理论依据及方法支持。
【文章页数】：156 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
论文所获资助
内容提要
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 研究背景及选题
1.1.1 研究背景
1.1.2 选题依据
1.2 国内外增强型地热系统研究现状
1.2.1 地热资源概述
1.2.2 地热资源利用情况
1.2.3 干热岩资源概述
1.2.4 国外干热岩资源开采状况
1.2.5 我国干热岩发展状况
1.3 水力压裂模型研究状况
1.3.1 国内外水力压裂模型研究状况
1.3.2 水力压裂的应用现状
1.3.3 渗流损伤在水力压裂中的研究现状
1.4 研究内容及技术路线
1.4.1 技术路线
1.4.2 技术方法
1.5 本文创新点
第2章 增强型地热系统人工压裂的力学理论基础
2.1 引言
2.2 岩石的孔隙性质
2.2.1 基本概念
2.2.2 孔隙性
2.3 岩石中的有效应力原理及裂隙岩体的水力特性
2.3.1 有效应力原理
2.3.2 裂隙岩体的水力特性
2.4 岩体的渗透张量随裂缝的损伤断裂的演化
2.4.1 压剪状态下的渗透张量的演化
2.4.2 拉剪状态下的渗透张量的演化
2.5 渗流计算分析
2.5.1 拟连续岩体介质下的渗流模型
2.5.2 离散裂隙介质下的渗流模型
2.6 力学计算分析
2.7 损伤断裂分析
2.7.1 损伤断裂的变形分析
2.7.2 损伤断裂的计算研究
2.8 TOUGHREACT 和 FLAC3D中的控制方程
2.8.1 TOUGHREACT 中的控制方程
2.8.2 FLAC3D中的控制方程
2.8.3 FLAC3D中的渗流计算理论
2.9 本章小结
第3章 EGS-THMD 耦合压裂模拟程序的研发及验证
3.1 概述
3.2 TOUGHREACT-FLAC3D断裂、损伤模块
3.2.1 程序耦合设计研究
3.3 程序测试验证
3.3.1 裂缝宽度与渗透率转化对比研究
3.3.2 数值模拟实验模型的验证对比
3.4 本章小节
第4章 研究区干热岩资源概况
4.1 中国的干热岩资源
4.1.1 大地热流值
4.1.2 深部温度分布格局
4.1.3 中国大陆干热岩资源量及其分布
4.1.4 靶区遴选
4.2 松辽盆地地热地质特征
4.2.1 区域地理位置
4.2.2 区域构造特征
4.2.3 地温场分布特征
4.3 徐家围子地热地质特征
4.3.1 地质及构造特征
4.3.2 储层流体特征
4.3.3 地温场特征
4.3.5 干热岩资源量评估
4.4 本章小结
第5章 岩石材料的物理及力学性质试验
5.1 引言
5.2 岩石断裂韧度研究
5.3 岩石热物理指标测试实验
5.4 岩石抗拉强度试验测试(劈裂法)
5.5 孔隙度及渗透率测试
5.6 扫描电镜研究
5.7 岩石三轴应力试验力学参数研究分析
5.8 声波特性测试
5.9 水力压裂试验
5.10 本章小结
第6章 增强型地热系统的数值模拟及分析
6.1 概述
6.2 储层特征和改造模型数值模拟
6.2.1 储层特征
6.2.2 采用 E-StimPlan 软件进行压裂模拟
6.3 基于开裂模型的水热数值模拟
6.4 TOUGHREACT-FLAC3D断裂-损伤模块模拟器在该场地的模拟研究
6.4.1 根据以上场地的资料和数据建模及分析研究
6.5 双压裂人工热储结构分析对比研究
6.6 本章小节
第7章 结论及建议
参考文献
攻读学位期间发表的学术论文及参与的科研项目
致谢
本文编号：3756307
【文章页数】：156 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
论文所获资助
内容提要
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 研究背景及选题
1.1.1 研究背景
1.1.2 选题依据
1.2 国内外增强型地热系统研究现状
1.2.1 地热资源概述
1.2.2 地热资源利用情况
1.2.3 干热岩资源概述
1.2.4 国外干热岩资源开采状况
1.2.5 我国干热岩发展状况
1.3 水力压裂模型研究状况
1.3.1 国内外水力压裂模型研究状况
1.3.2 水力压裂的应用现状
1.3.3 渗流损伤在水力压裂中的研究现状
1.4 研究内容及技术路线
1.4.1 技术路线
1.4.2 技术方法
1.5 本文创新点
第2章 增强型地热系统人工压裂的力学理论基础
2.1 引言
2.2 岩石的孔隙性质
2.2.1 基本概念
2.2.2 孔隙性
2.3 岩石中的有效应力原理及裂隙岩体的水力特性
2.3.1 有效应力原理
2.3.2 裂隙岩体的水力特性
2.4 岩体的渗透张量随裂缝的损伤断裂的演化
2.4.1 压剪状态下的渗透张量的演化
2.4.2 拉剪状态下的渗透张量的演化
2.5 渗流计算分析
2.5.1 拟连续岩体介质下的渗流模型
2.5.2 离散裂隙介质下的渗流模型
2.6 力学计算分析
2.7 损伤断裂分析
2.7.1 损伤断裂的变形分析
2.7.2 损伤断裂的计算研究
2.8 TOUGHREACT 和 FLAC3D中的控制方程
2.8.1 TOUGHREACT 中的控制方程
2.8.2 FLAC3D中的控制方程
2.8.3 FLAC3D中的渗流计算理论
2.9 本章小结
第3章 EGS-THMD 耦合压裂模拟程序的研发及验证
3.1 概述
3.2 TOUGHREACT-FLAC3D断裂、损伤模块
3.2.1 程序耦合设计研究
3.3 程序测试验证
3.3.1 裂缝宽度与渗透率转化对比研究
3.3.2 数值模拟实验模型的验证对比
3.4 本章小节
第4章 研究区干热岩资源概况
4.1 中国的干热岩资源
4.1.1 大地热流值
4.1.2 深部温度分布格局
4.1.3 中国大陆干热岩资源量及其分布
4.1.4 靶区遴选
4.2 松辽盆地地热地质特征
4.2.1 区域地理位置
4.2.2 区域构造特征
4.2.3 地温场分布特征
4.3 徐家围子地热地质特征
4.3.1 地质及构造特征
4.3.2 储层流体特征
4.3.3 地温场特征
4.3.5 干热岩资源量评估
4.4 本章小结
第5章 岩石材料的物理及力学性质试验
5.1 引言
5.2 岩石断裂韧度研究
5.3 岩石热物理指标测试实验
5.4 岩石抗拉强度试验测试(劈裂法)
5.5 孔隙度及渗透率测试
5.6 扫描电镜研究
5.7 岩石三轴应力试验力学参数研究分析
5.8 声波特性测试
5.9 水力压裂试验
5.10 本章小结
第6章 增强型地热系统的数值模拟及分析
6.1 概述
6.2 储层特征和改造模型数值模拟
6.2.1 储层特征
6.2.2 采用 E-StimPlan 软件进行压裂模拟
6.3 基于开裂模型的水热数值模拟
6.4 TOUGHREACT-FLAC3D断裂-损伤模块模拟器在该场地的模拟研究
6.4.1 根据以上场地的资料和数据建模及分析研究
6.5 双压裂人工热储结构分析对比研究
6.6 本章小节
第7章 结论及建议
参考文献
攻读学位期间发表的学术论文及参与的科研项目
致谢
本文编号：3756307
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/dqwllw/3756307.html
