第七届青年地学论坛

增强型地热系统（Enhanced Geothermal System，EGS）是指采用工程方法在地下深部低渗透性岩体中形成地热储层，并从其中经济地采出相当数量热能的人工地热系统。水力剪切刺激是增强干热岩型地热储层渗透率的主要方法，其涉及到裂隙系统热（T）、水动力（H）和力学（M）过程及其相互耦合作用。研究提出一种基于等效介质和隐式离散裂隙表征的裂隙介质建模方法，结合裂隙等效渗透张量理论和THM耦合裂隙剪切理论，构建了高温干热岩储层水力剪切压裂预测模型，并开发了数值计算程序，可实现对干热岩裂隙剪切破坏及其水热运移过程动态模拟，为干热岩型储层工程压裂方案设计和储层建造效果评估提供了新的技术方法。以美国Raft River EGS地热场地的储层改造项目为研究对象，建立了场地水力刺激数值预测模型，通过拟合场地注水过程实测数据，验证了开发模型的有效性，并定量评价了场地储层建造效果，包括储层渗透率增强及裂隙剪切破坏区域体积。研究结果表明，沿x，y和z方向储层平均渗透率分别增加了约7 mD，4 mD，和5 mD，储层建造体积达2.2×10⁷ m³。最大水平主应力方向为人工储层发育的优势方向。温度降低和流体压力增加所导致的有效应力降低是促使裂隙发生剪切破坏的主要原因，此外高压注水同时起到向储层内部传递低温流体的作用，其直接决定了注水诱发储层建造体积和空间展布形态。

增强型地热系统,水力剪切,渗透率增强,多场耦合,裂隙介质