模拟研究干热岩开发裂隙流体温度的影响因素

干热岩是一种新型能源,其应用原理是在地层中不渗透的干热岩体内形成热交换系统,取出热水,进行发电或取暖等。我国高温岩体干热岩地热资源储量丰富,地壳深层岩体温度高。发达国家已经掌握了干热岩发电的基本原理和基本技术,我国在其开发利用方面处于探索阶段。干热岩开发经常采用一注一采系统或一注三采系统。FLUENT程序软件能够模拟裂缝内温度场。通过研究,比较不同类型井网裂缝对冷水的升温规律,量化裂缝长度、宽度、注入排量等。分析表明:①裂缝的宽度决定了合理注入排量。裂缝宽度越大,能够使得足够多的流体升温到与基岩一样的温度,即合理注入排量越大。同时增加裂缝宽度,有利于降低泵注压力,减小泵动力消耗。②对于不同的裂缝宽度及不同的流量,裂缝长度必须达到一定程度后,水温才能升高到与基岩一致;裂缝宽度越小,在给定的排量下,达到最高温度所需要的裂缝长度越长。③针对一注一采井网,在既定条件下,当井间裂缝长度(井间距)为300m,裂缝宽度为6mm时,合理排量可达1.2方/分。④比较一注一采与一注三采井网,由于接触面积增加,后者能满足更高排量液体升温的需要。     

国家科技部“十三五”重点研发计划地热专项全部完成立项

根据科技部“十三五”科技战略部署,于2018、2019两年时间顺利完成“干热岩能量获取及利用关键科学问题研究”、“深部碳酸盐岩热储层强化增产与利用综合评价技术”及“砂岩热储采灌增效技术与装备”三项重点研发计划项目从申报、函审、视频答辩到立项的工作。     

增强地热系统研究现状:挑战与机遇

开发地热资源,尤其是深部干热岩地热资源,是加快能源结构转型,顺利实现“双碳”目标的重要途径。增强地热系统经历了50余年的发展,在深部地热资源开采方面取得了丰富的研究成果和施工经验。回顾增强地热系统的发展历程,总结热储特征、储层改造以及示范项目的终止原因,分析商业化面临的挑战,探讨未来的探索方向和发展机遇,能够有效服务我国深部地热资源开发和示范项目的建设。在经历研究和开发阶段后,增强地热系统进入示范和商业化的飞速发展阶段,截至2021年末,世界累计的增强地热系统数量已达41个,累计发电装机量为37.41 MW;储层地质条件的复杂性和差异性以及现有改造技术对储层原位地质环境的依赖性,难以形成“可复制”的热储改造模式,由此导致的热储质量差等问题是制约增强地热系统发展的主要原因;建立典型的干热岩增强地热系统示范项目或探索基于采矿技术的增强地热系统,突破热储改造对原位地质条件的依赖性,形成“可复制”的深部地热资源开采体系,是增强地热系统未来的发展方向,也是实现深部地热资源大规模商业化的关键出路。      

增强型地热系统热固流耦合数值模拟与分析

为了研究增强型地热系统热储段温度场分布的特点,以及系统在开采过程中结构性能的评估和利用效率变化的规律,结合北京市地质结构活动探测的结果,建立了增强型地热系统热固流耦合微分控制方程,提出了天然裂隙-断层模式热固流的二维数学模型。基于离散裂隙网络模型,对裂隙-断层模式的岩体-水流耦合换热过程进行数值模拟与分析。通过不同算例设置,进行了12 a的计算研究,分析了水流流速、地层断距等因素对岩体温度场、水流温度场的影响效果。在此基础上,总结了不同生产距离水流出口温度和不同岩体固定距离点温度随时间的变化规律。     

综合物探方法在海南陵水地区干热岩资源勘查中的应用

综合重力测量和大地电磁测深法,并结合地质、水文、环境等资料推断了保城岩体侵入通道与工作区断裂构造的展布特征以及基底构造特征和性质,开展深部热源研究分析,建立深部温度场的模型概念图,依据其结果,布设ZK1、ZK2两个勘探钻孔位置.综合地球物理方法可以了解深部地质体物性信息,对干热岩资源勘查及开发具有重要的指导意义.     

共和盆地兰采温泉地区地热特征及干热岩靶区

干热岩大力开发有助于我国“双碳”目标的尽早实现,其中放射性生热是干热岩形成的重要因素之一,研究该类型干热岩地质特征和放射性生热特征,对选择该类型干热岩勘查目标区具有重要价值和现实意义。为此,以共和盆地兰采温泉群地区为线索,通过野外地质调查、地表放射性伽马测量、岩石放射性测试等手段,研究了高温温泉形成的地热地质条件和放射性特征,并依据地球物理勘查解译数据初步圈定了干热岩勘查目标靶区。研究结果表明：(1)兰采温泉地区擦拉更复式花岗岩体和羊智河—夏琼断裂与兰采温泉群的形成关系密切;(2)该区出露的中晚三叠世斑状二长花岗岩、钾长花岗岩和斑状钾长花岗岩等岩体的生热率表现出异常高的生热率特征,是正常沉积盖层生热率的5～8倍;(3)基于大地电磁测深勘查解译,羊智河—哲格姜—夏琼断裂破碎带下伏低阻体,推测为侵入时代较晚、温度较高的“体中体”花岗岩体。结论认为,该区具有“体中体”地质结构的晚三叠世高放射性斑状钾长花岗岩体,可作为干热岩勘查的主要目标方向;下一步应查明复式岩体空间分布形态,研究复式花岗岩体与地热流体的关系以及对深部温度场的影响机理,进而为圈定干热岩勘查靶区提供更加确凿的依据。     

青海省同仁地区存在干热岩资源的可能性探讨

位于青藏高原东部的青海省同仁地区,构造活动强烈,地热地质条件优越,出露有水温46. 6℃的曲库乎温泉和82. 2℃的兰采温泉。高精度地面磁法资料显示,同仁县东侧的加吾乡地区,新近系地层下隐伏有高放射性的侵入岩体。通过对区域热构造背景条件的分析,结合可控源音频大地电磁测深法对断层的解译发现,该岩体系受区域带状热源所在的瓦里贡山-多禾茂走滑挤隆构造带控制而侵入就位的。综合分析认为,同仁县加吾乡地区发育有断层传导热和放射性热源共同供热的干热岩资源,系干热岩资源进一步勘查的有利地段。     

KT178 型取心钻具在共和干热岩钻井中的应用

青海共和盆地干热岩资源富集于花岗岩地层,硬度高,研磨性强,部分层段裂隙发育,取心困难。针对干热岩地层和取心需求特点,研制了一套KT178型取心钻具,并配套设计了孕镶金刚石取心钻头。该钻具为单动双管取心钻具,可配套井底动力钻具使用,设计中注重对钻具外管、卡簧等关键部件的强度校核。在GH-01井和GH-02井中,经过两轮试验和优化,钻具逐渐成熟,获取了较完整的岩心样本,满足干热岩勘探取心要求,具备了向页岩气、水资源勘察等具有间断取心需求的同类工程推广应用的条件。     

KT178型取心钻具在共和干热岩钻井中的应用

青海共和盆地干热岩资源富集于花岗岩地层,硬度高,研磨性强,部分层段裂隙发育,取心困难.针对干热岩地层和取心需求特点,研制了一套KT178型取心钻具,并配套设计了孕镶金刚石取心钻头.该钻具为单动双管取心钻具,可配套井底动力钻具使用,设计中注重对钻具外管、卡簧等关键部件的强度校核.在GH-01井和GH-02井中,经过两轮试...