注采井間裂縫對地熱回灌的影響研究

劉澤宇

摘要：天然裂縫和壓裂誘導裂縫是地熱儲層中主要的儲集空間和流體滲流通道，裂縫的存在會影響到裂縫熱儲層資源的可持續(xù)有效利用。通過分析滲流對地熱儲層傳熱過程中的影響，建立完善的注采模式，通過分析裂縫的長度、寬度等特征參數(shù)對地熱儲層的影響，才能夠在真正意義上提高油藏的開采效率。

關(guān)鍵詞：注采井;裂縫;地熱回灌

地熱作為一種可再生的能源，隨著世界各國對于地熱能源利用的逐漸增加，地熱資源的勘探開發(fā)一直在不斷擴大。通常情況下受到經(jīng)濟和技術(shù)條件的影響，地熱主要通過鉆取地下熱水的形式，將儲層中的熱能進行開采出來，因此補充地熱儲層的水量已經(jīng)成為了地熱資源可持續(xù)發(fā)展的重要關(guān)鍵，利用地熱回灌技術(shù)主要是將地熱廢水以及常溫地水等灌入到地熱儲層內(nèi)，從而有效緩解地熱儲層水量下降的現(xiàn)象，地熱回灌技術(shù)已經(jīng)成為了一種可持續(xù)利用的有效手段，并且在實際運行過程中取得了非常優(yōu)異的成績。

1地熱儲層地質(zhì)特征

地熱儲層主要分為碳酸鹽巖、變質(zhì)巖、碎屑巖以及特殊巖（表1）。在這些巖性中，最常見的就是碳酸鹽巖，其次是變質(zhì)巖，比較少見的就是碎屑巖和特殊巖。另外碳酸鹽巖的性質(zhì)比較脆，非常容易溶解，在構(gòu)造力和風化的作用下，會形成縫洞。而變質(zhì)巖在構(gòu)造能力的作用下會形成裂縫，但不會受到風化作用的影響。碎屑巖和特殊巖的情況比較特殊，會同時發(fā)育成裂縫和孔洞，但是這些裂縫和孔洞不會太大。

想要了解儲層就必須對儲集空間及其幾何形態(tài)進行分析。其中儲集溶洞、裂縫、孔隙三大種類的儲集空間在油井不會單獨出現(xiàn)，三者之間會相互作用來形成不同的儲集空間，可以通過對儲集空間的不同類型進行分析，可以將儲集類型劃分為：孔-縫-洞復合型;裂縫溶洞型;微裂縫-孔隙型;孔隙型。通常來講孔-縫-洞復合型會在早期形成，因為針對潛山儲集在早期的構(gòu)造作用比較強，容易造成這種儲集類型的出現(xiàn)。

2含裂縫熱儲滲流傳熱耦合模型

因為地熱儲層的底水能量并不是特別的活躍，因此需要采用人工注水的方式來進行保持能量，注水井的層位需要和采出水一致，這樣才能形成一種天然的水驅(qū)方式。通過人工注水的方式可以補充和調(diào)節(jié)地熱儲層的驅(qū)動功能，可以在重力的作用下讓地熱儲層界面發(fā)生均勻性推進。

在含裂縫熱儲滲流會受到很多因素的影響，其中主要包含滲透率、孔隙度和流動速度等影響，但是在這其中還會有啟動壓力梯度的影響，這個影響因素是油田開發(fā)最主要的影響因素，因為當啟動壓力梯度比較低時會造成熱儲不流動的情況出現(xiàn)，因為熱儲不能克服這種阻力，導致熱儲不會出現(xiàn)流動，如果說啟動壓力梯度比較大，則說明自然產(chǎn)能比較低。

由于含裂縫的低熱儲層存在多孔基巖和裂縫兩種滲流通道，因此對于低熱儲層的熱傳遞主要包括以下三個傳熱過程：第一，基巖的熱傳導;第二，孔隙流體的熱傳導和熱對流;第三，裂縫的熱傳導和熱對流。通過分析回灌水的壓力和溫度變化，以及低熱儲層滲透性的影響，建立完善的耦合模型，從而提高有效的開采效率。

3裂縫對熱突破的影響規(guī)律分析

為了能夠有效分析裂縫對于地熱回灌熱突破的相關(guān)影響因素，需要選擇合適的低熱儲層進行分析，利用軟件的自定義建模功能對耦合模型進行求解。其中裂縫采取的單元進行分析，熱儲層采用三角單元進行分析，為了能夠有效提高計算精度，需要對回灌井開采井以及裂縫等區(qū)域進行網(wǎng)格化的分布，建立含裂縫地熱儲層的二維有限模型。

但實際操作過程中，為了能夠有效消除網(wǎng)格劃分和時間對模擬結(jié)果的影響，因此需要著重分析生產(chǎn)的熱突破現(xiàn)象，通過對生產(chǎn)井溫度的監(jiān)測，對含裂縫地熱儲層的二維有限模型進行網(wǎng)格獨立性檢驗，并得出相應(yīng)的計算結(jié)果。結(jié)合相應(yīng)的曲線生產(chǎn)圖可以看出，無裂縫以及不同裂縫傾角的條件下，地熱儲層的溫度分布情況較為明顯，因此會導致開采井的這個突破現(xiàn)象受到較大影響，滲流場的變化也加劇了對熱導流過程的影響。裂縫傾角越小，開采井的熱度就會越大，當回灌井工作過程中，突破時間就會越短，因此對回灌井進行設(shè)計過程中，應(yīng)當避免裂縫與注采井之間的夾角做完能夠有效延緩開臺即熱突破現(xiàn)象發(fā)生的概率。

通過地熱儲層地質(zhì)特征進行分析，所開發(fā)的井型應(yīng)該以水平井為主。因為水平井可以確保裂縫鉆遇率的增加，從而提高油田在初期的開采效率，并且利用水平注水井可以達到較高的注入量，可以補充油田內(nèi)的地層壓力，并且可以防止流竄現(xiàn)象的出現(xiàn)。利用水平井和直井進行模擬分析，可以看出地熱儲層開采中，裂縫傾角從0度到90度進行變化時，直井的產(chǎn)能會逐漸降低，而水平井的產(chǎn)能會逐漸升高，兩者之間的差距會越來越大，因此說明直井開發(fā)在水平裂縫中的優(yōu)勢比較大，而水平井在高角度裂縫中的開采比較有優(yōu)勢。

因此在實際工作過程中，要合理了解我國地質(zhì)儲存中地熱資源的儲存環(huán)境并采取有效措施進行開采，但是在實際開采過程中應(yīng)當加強對注采井裂縫之間的有效控制，只有合適的注采井裂縫才能夠有效提高回灌率，因此在實際開采過程中，需要對裂縫之間的傾角大小，寬度進行有效統(tǒng)計和分析，選擇合適的裂縫進行地熱資源的開采，才能夠在一定程度上提高我國地熱資源的開采效率，從而實現(xiàn)了我國地熱資源的可持續(xù)化發(fā)展，但是在實際應(yīng)用過程中需要針對地熱資源的實際情況進行選擇。

4結(jié)束語

綜上所述，通過分析滲流通道對地層儲層傳熱的影響，以及結(jié)合多孔介質(zhì)傳熱理論建立了相關(guān)的數(shù)據(jù)滲流模型，分析裂縫傾角長度寬度對地熱儲層滲流場的影響規(guī)律，了解其滲流影響因素，才能夠在真正意義上提高地熱的開采效率。了解裂縫的相關(guān)特征參數(shù)，通過優(yōu)化注采井與裂縫之間的方位關(guān)系，能夠有效延緩生產(chǎn)井熱突破發(fā)生的速率。

參考文獻

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