摘要
中低温热储工程研究在我国还是起步阶段,也是当前地热热储工程研究的热点和难点问题。本文以天津地热田为例在地热储存条件、地热热源分析、热传递机理,热储概念模型、地热流体运移模型等几个方面进行了地热热储工程系统研究。天津地区位于欧亚板块中朝古老地台上,广泛分布有中上元古界到古生界的碳酸盐岩沉积建造,在经历多次地壳构造运动后,碳酸盐岩被风化或溶蚀。进入中生代时期,本区构造运动活跃,燕山运动使得华北地台解体,裂谷型盆地初具雏形,大小不一的张性断裂强烈活动,导致规模不一的断陷盆地相间发育,随着负荷的增加和控制边界断裂的活动,沉积了一定厚度的盖层。以天津地区为代表的沉积建造,在我国松辽盆地、江汉盆地、苏北盆地、渭河盆地等也多有发现,并广泛分布着中低温地热资源。天津地区岩浆活动对地热资源的形成和分布无明显影响,在基岩裸露的山区无温泉出露,成果表明在华北平原只有中低温地热田,不会出现高温热田。天津地区地壳深部热流均一、匀速地向地壳浅部传递,总的热能传输形式是以热传导为主,使热能集中于沉积岩壳。在控热构造的边界,由于某些深大断裂(导热构造)作用,热流体在一定的范围内有对流形式存在。天津地区热田呈双层结构。上第三系孔隙型砂岩层构成第一热储层,由众多的水平透镜状层或连续的水平层组成。第二热储层为下古生界及中、上元古界碳酸盐岩岩溶裂隙型储水层。在热田开发早期,较简单的评价方法是有用的如:热储计算法、衰减曲线分析法或集中参数模型等。分布参数模型允许岩石和流体物理性质随空间变化。由于这些参数的变化,计算问题非常复杂,不能采用解析法求解,而采用离散的代数方程组代替偏微分方程组,利用计算机通过数值法解决问题。分布参数模型适合用于较成熟的地热田。因为在热储中相当多的热是储存在岩石中,所以回灌是最大限度获取能源的重要过程。 本论文以天津地区基岩裂隙及孔隙热储层为主要研究对象,运用三维渗流数值模型对深部基岩裂隙热储及武清孔隙性热储进行了数值模拟。计算结果显示,在未来二十年内,在保持现有开采格局条件下奥陶系热热储层水位将达到-106m。寒武系昌平组热储层水位接近-180m。雾迷山组热储层水位将下降到-180m;若相应增加回灌井进行对井开采,热储层压力下降的趋势有所减缓。根据武清地区多年开采量实际资料,以尽可能满足地热水需水量,实现全区地热水位降深最小为武清地热水开发优化管理的目标确定了最佳开采方案,其结论对于管理部门确定开采指标具有一定的指导意义。