深层干热岩水力剪切压裂认识与实践

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• 作者：郭建春 ; 肖勇 ; 蒋恕 ; 王贺华
• 作者单位：西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室西南石油大学;振华石油控股有限公司;Energy & Geoscience Institute at the University of Utah;
• 关键词：增强地热系统 ; 深层干热岩 ; 水力剪切压裂 ; THMC耦合 ; 导流开度
• 来源文献：地质学报
• 年：2021
• 第一责任人：郭建春;
• 发表时间：2021-05-15
• 卷期：05
• 页码：1582-1593
• 中图分类号：P314
• 基金：国家自然科学基金青年基金(编号52004233);; 中国博士后科学基金(编号2019M650033)联合资助的成果
• 来源库：知网

摘要

深层干热岩水力压裂形成的裂缝网络是地下"冷注、热采"循环系统的流体流动和换热通道。注采循环井的"注不进、采不出"实质是水力压裂未成功建立沟通注水井和采热井之间的导流裂缝网络系统,该过程由流固换热(T)-流体流动(H)-裂缝形变(M)-化学溶蚀(C)耦合作用决定。通过THMC耦合开展室内测试和数值模拟研究发现:干热岩体内天然裂缝的法向剪胀形变开度是压裂改造的前提和机理,水平滑移量达到5 mm时,粗糙度对裂缝开度的影响逐渐消失,即裂缝的总开度几乎全为有效导流开度;低排量、低温的长期注入并不能快速消耗储热岩体的热能,天然裂缝的热诱导开度影响范围在5 m以内,提高排量是进一步扩大天然裂缝导流能力改善范围的必要条件;近井地带热交换(TH)形成的热诱导开度对导流开度的贡献率最高达92%,大于9.4 m的远井区域主要依靠水力剪胀作用(M)提高导流能力,其对导流开度贡献率从50%逐渐上升至99%;注入冷流体的不断升温,加剧硅质矿物的溶解能力,其最大化学溶蚀诱导开度为0.48 mm,对总导流开度贡献率最大为16.3%。