摘要
随着能源需求的不断提升,资源开发不断向地下深部探索。在这过程中,深部岩石的地应力增大、温度升高、岩体破裂程度加剧、地下测量条件困难等一系列问题对深部资源开发提出了严峻的挑战。为了使资源开发更加安全、绿色和高效,需要对开采模型的正演以及测量数据的反演进行深入的研究。非常规油气藏是深部资源的重要组成部分,在我国非常规油气资源已成为常规油气资源的重要接替。地热资源也是深部资源的重要组成部分,通过对地热资源的合理利用,既能缓解能源压力,又能减少燃油、煤炭等化石能源燃烧时造成的空气污染。在上述能源的开发过程中,科学技术的进步可获取井底温度和压力变化,特别是由于光纤测井技术的兴起,可获得温度沿井筒随时间变化的三维数据。井筒温度数据的合理利用变得愈发重要。因此,针对上述能源的开发方式,本文研究了直井、水平井、地层裂缝、双井系统等物理模型,建立了井筒及地层的热流耦合方程,并对模型正演和模型反演展开了一系列研究,主要的成果和创新如下:1.建立了致密油、页岩气、干热岩等不同开发方式的井筒/产层/非产层热流耦合模型。该模型可模拟预测多组分、多相流体在非等温的条件下生产时的压力和温度分布。为了保证提出模型的准确性,本文分别将井筒模型和地层裂缝模型与已知的解析解进行了对比验证,同时将模拟的温度数据与某实例井的测量数据进行了温度历史拟合。本文建立的热流耦合模型是温度行为分析和井筒温度数据反演理论依据。2.提出了深部开发高产井的温度试井新方法:针对埋藏深、产量高的油气井井底流温异常升高的现象,利用直井的传热模型,特别考虑到流体的焦耳-汤姆逊效应,提出井筒产层处温度简化方程,给出了温度试井新方法,从而合理解释了温度升高的原因。3.建立了双井增强型地热系统离散裂缝模型:针对由生产井、注入井、基岩地层和裂缝构成的增强型地热系统(EGS),结合天然裂缝的位置分布和人工裂缝的起裂规律,建立了离散裂缝模型,通过对方程的求解合理地对深部储层进行了描述。4.为浅中层地热开发提出了分段线性反演新方法:考虑到地热井的数据测量主要在井口附近,首先通过井筒传热模型将井口的压力温度数据折算到井底。针对地热井流量和压力不断变化的特征,推导了压力温度数据的高效利用方法。5.研究了多段压裂水平井井筒温度数据在裂缝诊断中的应用。考虑到传统的压力分析方法在裂缝诊断中难以避免出现多解性问题,首次提出了温度瞬态分析和压力瞬态分析的整合工作流程,对储层中的裂缝信息进行更准确的反演。