THM耦合作用對(duì)EGS儲(chǔ)層水流阻抗的影響分析

王昌龍，王 鑫，魯進(jìn)利，孫彥紅

（安徽工業(yè)大學(xué) 建筑工程學(xué)院，安徽 馬鞍山 243032）

0 引言

增強(qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)（EGS）有40多年的發(fā)展歷史，相關(guān)研究表明其具有廣闊的應(yīng)用前景[1]～[3]。根據(jù)2011年發(fā)布的《中國(guó)能源發(fā)展戰(zhàn)略研究》，預(yù)計(jì)到2050年，我國(guó)EGS發(fā)電的裝機(jī)容量有望達(dá)到300MW[4]。

EGS儲(chǔ)層水流阻抗是影響EGS經(jīng)濟(jì)性能的重要參數(shù)[5]。在忽略水損失的情況下，儲(chǔ)層水流阻抗被定義為儲(chǔ)層中兩井間的壓差與注入流量之比。隨著熱開(kāi)采過(guò)程的進(jìn)行，儲(chǔ)層溫度逐漸下降，因而儲(chǔ)層內(nèi)水的流動(dòng)性（密度與粘度之比）下降，導(dǎo)致水流阻抗增大；水流阻抗隨著注入流量及儲(chǔ)層滲透率的增大而增大，其中注入流量對(duì)水流阻抗的影響較小，而儲(chǔ)層滲透率對(duì)水流阻抗的影響較大[6]，隨著井間距和流道長(zhǎng)度的增大，水流阻抗增大[6]，[7]。注入壓力的增大，使儲(chǔ)層平均壓力增大，儲(chǔ)層中的裂隙孔徑增大，從而導(dǎo)致水流阻抗減小[8]。儲(chǔ)層孔隙率、儲(chǔ)層熱導(dǎo)率及產(chǎn)出井井底壓力對(duì)水流阻抗的影響非常小，而注入溫度對(duì)水流阻抗的影響較大，這是因?yàn)樽⑷霚囟鹊脑龃髮?dǎo)致儲(chǔ)層平均溫度增大，從而使儲(chǔ)層內(nèi)水的粘度減小，進(jìn)而 導(dǎo) 致 水 流 阻 抗 減 小[9]，[10]。

然而，現(xiàn)有文獻(xiàn)缺乏對(duì)力學(xué)過(guò)程影響的系統(tǒng)分析。實(shí)際上，隨著儲(chǔ)層溫度下降，儲(chǔ)層熱應(yīng)力發(fā)生變化，引發(fā)巖石收縮、儲(chǔ)層孔隙率增大，進(jìn)而導(dǎo)致儲(chǔ)層滲透率增大，從而減小流動(dòng)阻力[11]～[13]。上述研究都忽略了力學(xué)過(guò)程。為此，本文基于前期建立的三維傳熱-流動(dòng)-力學(xué)（THM）耦合模型[14]，對(duì)比分析THM耦合 和 傳熱-流動(dòng) （Thermal-Hydrologic，TH）耦合下的儲(chǔ)層水流阻抗，系統(tǒng)研究力學(xué)過(guò)程對(duì)儲(chǔ)層水流阻抗的影響。……