眉县城区中深层地热资源采灌效果影响因素及系统优化布局研究

作     者：梁成成 

作者单位：长安大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王玮

授予年度：2023年

学科分类：070801[理学-固体地球物理学] 080703[工学-动力机械及工程] 07[理学] 08[工学] 0708[理学-地球物理学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

主      题：眉县城区 中深层地热能 采灌井间距 采灌效果 采灌工况 

摘      要：地热能作为可再生清洁能源,对落实碳达峰、碳中和目标具有积极意义,其中具有巨大开发潜力的中深层地热能受到广泛关注。眉县地处关中盆地,地热资源丰富,开发潜力巨大,然而其研究程度较低,本论文对眉县城区中深层地热能展开数值模拟研究,主要研究内容有:构建研究区水-热耦合模型,优化地热资源采灌方案设计;分析地热采灌系统设计运行参数以及热储层参数变化对采灌效果的影响;设计不同采灌工况进行模拟,并且对研究区现状地热井优选采灌方案进行模拟预测。主要研究结果有:(1)上游回灌合理采灌井间距为200～300 m,下游回灌合理采灌井间距为150～300m。当设计采灌井间距为200～300 m之间,建议采用上游回灌。在不考虑下游回灌对下游地热资源影响的情况下,设计采灌井间距为150～200 m之间,建议采用下游回灌。(2)蓝田-灞河组热储层和风化裂隙带热储层段作为共同开发热储层,该开发模式地热品质较高、地热系统水头变化小,热储层温度下降慢,建议采用双热储层开发模式。(3)采灌量越大,热储层温度下降越快,采灌系统对热储层温度场影响范围越大。回灌温度越低,热储层温度下降越快,采灌系统对热储层温度场影响范围越大。建议采灌量为3000 m/d,回灌温度为15℃。(4)渗透系数越大,热储层温度下降越快,采灌系统对热储层温度场影响范围越大。孔隙度越小,热储层温度下降越快,采灌系统对热储层温度场影响范围越大。热传导系数越大,采灌系统对热储层温度场影响范围越大。体积热容越小,热储层温度下降越快,采灌系统对热储层温度场影响范围越大。(5)持续性采灌对地热系统的影响远大于间歇性采灌,在20年运行期内持续性采灌开采井已发生热突破现象。在采灌系统运行20年后,如采灌井寿命延长,开采井在一定年限(8年)内并不会发生热突破现象。一采双灌地热系统不仅可以实现采灌等量平衡,而且该模式下地热采灌效果更好,地热采灌系统使用寿命为33年。(6)通过对研究区采灌方案优化设计,确定优选方案为采灌对井模式(上游回灌250m井间距)。优选采灌模式下,20年运行期研究区各开采井均未发生热突破现象,在采灌周期内,各开采井水头下降较小,并且水头恢复情况良好,250 m采灌井间距上游回灌模式适宜研究区地热水的开发。