干热岩水-气注入时渗流特性及采热效率研究

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干热岩是一种不含水或含少量水的高温岩体,蕴含了巨大的能量,是清洁的可再生能源。干热岩中热能开采需在储层中注入流体后与岩体进行热交换再将热能携带出来进行利用。因此,注入流体在高温岩体中的渗流特性将极大的影响着储层的采热效率。本文采用实验与数值模拟的方法,分别开展了高温岩体中注水、注CO2和水气交替注入的采热实验,研究了不同条件下水和CO2在高温岩体中的渗流特性和采热效率,主要取得了以下成果:(1)开展了高温岩体中注CO2采热实验,分析了在注CO2采热过程中,围压、储层温度、注气压力对干热岩渗透率与采热效率的影响;同时进行了岩体中加入支撑剂后注CO2采热实验,分析了支撑剂作用对岩石渗透率和采热效率的影响。结果表明:围压、储层温度对渗透率是负影响,注气压力对渗透率是正影响。支撑剂提高了岩石渗透率,降低了围压、储层温度对渗透率的负影响,提高了采热效率。(2)开展了高温岩体中注水采热实验,分析了在注水采热过程中,围压、储层温度对干热岩渗透率与采热效率的影响;同时进行了岩体中加入支撑剂后注水采热实验,分析了支撑剂作用对岩石渗透率和采热效率的影响。结果表明:围压、储层温度对渗透率是负影响。支撑剂提高了岩石渗透率,降低了围压、储层温度对渗透率的负影响,提高了采热效率。(3)开展了相同条件下的高温岩体中注水注气采热实验,对比了相同实验条件下注水和注气采热效率。结果表明:在相同围压下,注水采热效率更高;在更高的储层温度下,注CO2采热效率要高于注水采热。(4)开展了高温岩体中水气交替注入采热实验,分析了在水气交替采热过程中,循环交替注采次数对干热岩渗透率与采热效率的影响。结果表明:岩石采热效率会随着交替注入次数的增加而降低,甚至会出现负采热效率的现象。在加入支撑剂后,支撑剂对于采热效率的提升是很明显的,同时能够在保证采热效率的前提下,增加循环次数。(5)建立了高温岩体中采热数值模型,模拟分析了储层温度和围压变化对注水与注气采热效率的影响规律,并将数值模拟结果与实验结果与进行了比较,给出了提高干热岩采热效率的具体措施。该论文有图80幅,表15个,参考文献81篇。
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