[發明專利]一種地熱儲層多場耦合數值模擬方法

在審

• 申請號: 202210968186.4
• 申請日: 2022-08-12
• 公開（公告）號: CN115310329A
• 公開（公告）日: 2022-11-08
• 發明（設計）人: 陰建新;李紅巖;高小榮;孫彩霞;盧星辰;任小慶
• 申請（專利權）人: 中石化綠源地熱能開發有限公司
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06T17/05;G06F111/10
• 代理公司: 西安瀚匯專利代理事務所(普通合伙) 61279
• 代理人: 汪重慶

本發明提供了一種地熱儲層多場耦合數值模擬方法；包括以下步驟：步驟1，基礎地質研究；步驟2，熱儲特征研究；步驟3，三維地質模型構建；步驟4，初始關鍵參數確定；步驟5，數學模型的建立；步驟6，熱儲層開發利用的方案優化。本發明方法基于項目區地質構造、完鉆資料建立的地質模型，搭建水熱型開發熱儲多場耦合數學模型，模擬大規模采灌條件下各參數的動態響應，從而優化項目區地熱開發采灌運行參數，并為其他區域地熱開發提供指導性建議。

技術領域

本發明屬于地熱技術領域；尤其涉及一種地熱儲層多場耦合數值模擬方法。

背景技術

地熱能是一種極具競爭力的可再生能源，以資源量大、利用效率高、成本低廉和CO₂零排放為特征。基于地熱地質概念模型，建立數學模型，是可持續開發地熱能的必要環節，可為地熱能的開發利用提供不同情境下的效益分析和環境影響，為決策者提供最優的開采方案。

地熱能開發過程中的數學模型通常涉及水流場和溫度場的耦合，在考慮溶解－沉淀等化學反應過程時，則需要耦合化學場。水熱耦合過程的模擬始于20世紀70年代，多應用于油田開發等多項地質工程。近20年來，由于核廢物處置及干熱巖開發等地質工程的興起，數值模擬技術已呈多場耦合模擬趨勢。目前，未報道該數值模擬技術應用于水熱型地熱開發利用領域。

目前，現有技術存在以下不足：針對大規模巖溶熱儲采灌條件下的多場耦合響應仍不清楚，應用多場耦合技術針對大型巖溶熱儲的模型構建仍有待發展；針對模擬數據和監測數據的動態集成研究仍不完善，數據可視化研究仍比較欠缺。急需一種能解決上述不足的同時，又能優化研究區域地熱開發采灌運行參數，并為相似區域井網部署及地熱資源開發利用提供指導性建議的方法。

發明內容

本發明的目的是提供了一種地熱儲層多場耦合數值模擬方法。

本發明是通過以下技術方案實現的：

本發明涉及一種地熱儲層多場耦合數值模擬方法，包括以下步驟：

步驟1，基礎地質研究：對項目區的地質勘探、成孔鉆探、水文地質、動態監測進行數據收集；

步驟2，熱儲特征研究：基于收集到的地質勘探、成孔鉆探、水文地質、動態監測資料，進行資料預處理；再通過篩選、加載，挑選出能應用于地質建模的相關數據；

步驟3，三維地質模型構建：在數據收集的基礎上，利用鉆探分層、測井資料建立地層界面，結合地質構造和沉積相關資料建立三維地質模型；最終建立熱儲層網格模型，描述刻畫儲層非均質性；

步驟4，初始關鍵參數確定：利用已有和實測的鉆孔地溫數據，對地質剖面進行地溫場分析，結合大地熱流值，構建地溫場分布，為熱儲數值模擬提供溫度場分布的初始條件；利用已有和實測數據，構建地下水流場分布；為熱儲工程數值模擬提供水位、壓力場以及流速場分布的初始條件，確定側向補給量以作為模型邊界條件。

步驟5，數學模型的建立：將地熱建模軟件中生成的三維地質模型轉化為數值模擬軟件可識別的網格文件；基于已有資料確定的孔滲、密度、熱導率以及采灌流量、溫度、周期參數初步建立適用于水熱型開發熱儲的多場耦合三維數學模型；采用歷年地熱井動態監測數據對模型進行驗證，并修正相關參數；預測熱儲層在不同開采、回灌條件下的動態響應特征；

步驟6，熱儲層開發利用的方案優化：基于已建立的不同開采模式下熱儲層的動態分析模型，優化研究區域地熱開發采灌運行參數，并為相似區域井網部署及地熱資源開發利用提供指導性建議。

優選地，所述三維地質模型包括：地層結構建模、地層格架建模、斷層建模、孔滲物性建模。

本發明具有以下優點：