摘要
河北献县隆起地热资源丰富,蓟县系雾迷山组碳酸盐岩热储层是河北献县主要的地热层位之一。目前对于如何高效开发该层地热资源,特别是通过人工增产的技术手段目前尚不完全清楚。国内外大量的工程实践表明,压裂技术是激发碳酸盐岩热储层的有效手段,水力压裂是其中的一个重要手段。本文以雾迷山组地热储层为研究对象,在确定地热储层典型岩样的热物性与力学参数的基础上,开展了室内压裂过程模拟物理试验以及水力压裂模拟,对于该部分的增产原理与效果等开展深入分析。依靠此次分析获得了下述结论:(1)对蓟县系雾迷山组地热储层岩石的物性参数进行了测试,确定了渗透率、围压参数、热膨胀系数、比热容参数及导热系数等。(2)室内试验表明:地热储层岩石裂缝不发育时,常规水力压裂的破裂压力显著高于酸化压裂破裂压力;储层岩石裂缝发育程度直接影响到压裂效果;地热储层岩石裂缝发育时,水力压裂起裂压力和裂缝的形态由天然裂隙的发育程度决定,与温度的关系不大,水力压裂对热储层的增渗作用主要以激活天然裂隙为主。岩石天然裂隙的发育程度对水力压裂条件和裂缝的形态影响较大。(3)数值模拟结果显示水力压裂初始裂缝垂直于最小主应力方向,在裂缝尖端处,应力最大,应力由尖端向周围呈“蝴蝶”状减小。常规水力压裂过程中,裂缝内流体压力以及入口处裂缝宽度随时间的变化均可分为3个阶段:压力积累阶段、沿射孔起裂阶段、裂缝稳定扩展阶段。稳定扩展时压力与实验室测定的起裂压力基本吻合。其中,改变压裂液粘度和注入速度对裂缝宽度不会有大的影响。(4)在小型压裂试验基础上,调整了压裂工艺,降低砂量、减小液量、改变加砂方式和泵注程序,进行现场主压裂试验,单位涌水量增大1倍多,压裂后效果增加104.66%,压裂效果得到明显增强。(5)地热综合梯级利用表明地热发电机组在冬季的运行效果要好于春季,地热发电与地热供暖两级利用的地热能源利用效率介于24.3%~35.4%之间,平均值为29.2%。