注采井间裂缝对地热回灌的影响研究

刘泽宇

摘要：天然裂缝和压裂诱导裂缝是地热储层中主要的储集空间和流体渗流通道，裂缝的存在会影响到裂缝热储层资源的可持续有效利用。通过分析渗流对地热储层传热过程中的影响，建立完善的注采模式，通过分析裂缝的长度、宽度等特征参数对地热储层的影响，才能够在真正意义上提高油藏的开采效率。

关键词：注采井;裂缝;地热回灌

地热作为一种可再生的能源，随着世界各国对于地热能源利用的逐渐增加，地热资源的勘探开发一直在不断扩大。通常情况下受到经济和技术条件的影响，地热主要通过钻取地下热水的形式，将储层中的热能进行开采出来，因此补充地热储层的水量已经成为了地热资源可持续发展的重要关键，利用地热回灌技术主要是将地热废水以及常温地水等灌入到地热储层内，从而有效缓解地热储层水量下降的现象，地热回灌技术已经成为了一种可持续利用的有效手段，并且在实际运行过程中取得了非常优异的成绩。

1地热储层地质特征

地热储层主要分为碳酸盐岩、变质岩、碎屑岩以及特殊岩（表1）。在这些岩性中，最常见的就是碳酸盐岩，其次是变质岩，比较少见的就是碎屑岩和特殊岩。另外碳酸盐岩的性质比较脆，非常容易溶解，在构造力和风化的作用下，会形成缝洞。而变质岩在构造能力的作用下会形成裂缝，但不会受到风化作用的影响。碎屑岩和特殊岩的情况比较特殊，会同时发育成裂缝和孔洞，但是这些裂缝和孔洞不会太大。

想要了解储层就必须对储集空间及其几何形态进行分析。其中储集溶洞、裂缝、孔隙三大种类的储集空间在油井不会单独出现，三者之间会相互作用来形成不同的储集空间，可以通过对储集空间的不同类型进行分析，可以将储集类型划分为：孔-缝-洞复合型;裂缝溶洞型;微裂缝-孔隙型;孔隙型。通常来讲孔-缝-洞复合型会在早期形成，因为针对潜山储集在早期的构造作用比较强，容易造成这种储集类型的出现。

2含裂缝热储渗流传热耦合模型

因为地热储层的底水能量并不是特别的活跃，因此需要采用人工注水的方式来进行保持能量，注水井的层位需要和采出水一致，这样才能形成一种天然的水驱方式。通过人工注水的方式可以补充和调节地热储层的驱动功能，可以在重力的作用下让地热储层界面发生均匀性推进。

在含裂缝热储渗流会受到很多因素的影响，其中主要包含渗透率、孔隙度和流动速度等影响，但是在这其中还会有启动压力梯度的影响，这个影响因素是油田开发最主要的影响因素，因为当启动压力梯度比较低时会造成热储不流动的情况出现，因为热储不能克服这种阻力，导致热储不会出现流动，如果说启动压力梯度比较大，则说明自然产能比较低。

由于含裂缝的低热储层存在多孔基岩和裂缝兩种渗流通道，因此对于低热储层的热传递主要包括以下三个传热过程：第一，基岩的热传导;第二，孔隙流体的热传导和热对流;第三，裂缝的热传导和热对流。通过分析回灌水的压力和温度变化，以及低热储层渗透性的影响，建立完善的耦合模型，从而提高有效的开采效率。

3裂缝对热突破的影响规律分析

为了能够有效分析裂缝对于地热回灌热突破的相关影响因素，需要选择合适的低热储层进行分析，利用软件的自定义建模功能对耦合模型进行求解。其中裂缝采取的单元进行分析，热储层采用三角单元进行分析，为了能够有效提高计算精度，需要对回灌井开采井以及裂缝等区域进行网格化的分布，建立含裂缝地热储层的二维有限模型。

但实际操作过程中，为了能够有效消除网格划分和时间对模拟结果的影响，因此需要着重分析生产的热突破现象，通过对生产井温度的监测，对含裂缝地热储层的二维有限模型进行网格独立性检验，并得出相应的计算结果。结合相应的曲线生产图可以看出，无裂缝以及不同裂缝倾角的条件下，地热储层的温度分布情况较为明显，因此会导致开采井的这个突破现象受到较大影响，渗流场的变化也加剧了对热导流过程的影响。裂缝倾角越小，开采井的热度就会越大，当回灌井工作过程中，突破时间就会越短，因此对回灌井进行设计过程中，应当避免裂缝与注采井之间的夹角做完能够有效延缓开台即热突破现象发生的概率。

通过地热储层地质特征进行分析，所开发的井型应该以水平井为主。因为水平井可以确保裂缝钻遇率的增加，从而提高油田在初期的开采效率，并且利用水平注水井可以达到较高的注入量，可以补充油田内的地层压力，并且可以防止流窜现象的出现。利用水平井和直井进行模拟分析，可以看出地热储层开采中，裂缝倾角从0度到90度进行变化时，直井的产能会逐渐降低，而水平井的产能会逐渐升高，两者之间的差距会越来越大，因此说明直井开发在水平裂缝中的优势比较大，而水平井在高角度裂缝中的开采比较有优势。

因此在实际工作过程中，要合理了解我国地质储存中地热资源的储存环境并采取有效措施进行开采，但是在实际开采过程中应当加强对注采井裂缝之间的有效控制，只有合适的注采井裂缝才能够有效提高回灌率，因此在实际开采过程中，需要对裂缝之间的倾角大小，宽度进行有效统计和分析，选择合适的裂缝进行地热资源的开采，才能够在一定程度上提高我国地热资源的开采效率，从而实现了我国地热资源的可持续化发展，但是在实际应用过程中需要针对地热资源的实际情况进行选择。

4结束语

综上所述，通过分析渗流通道对地层储层传热的影响，以及结合多孔介质传热理论建立了相关的数据渗流模型，分析裂缝倾角长度宽度对地热储层渗流场的影响规律，了解其渗流影响因素，才能够在真正意义上提高地热的开采效率。了解裂缝的相关特征参数，通过优化注采井与裂缝之间的方位关系，能够有效延缓生产井热突破发生的速率。

参考文献

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