[發明專利]一種巖溶地熱對井采灌系統開采流體溫度的預測方法

在審

• 申請號: 202211635103.6
• 申請日: 2022-12-19
• 公開（公告）號: CN116150964A
• 公開（公告）日: 2023-05-23
• 發明（設計）人: 薛宇澤;張玉貴;韓元紅
• 申請（專利權）人: 陜西省煤田地質集團有限公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F30/28;E21B47/07;G06F119/08;G06F111/10
• 代理公司: 西安賽嘉知識產權代理事務所(普通合伙) 61275
• 代理人: 王偉超

本發明涉及一種巖溶地熱對井采灌系統開采流體溫度的預測方法，通過前期收集地熱系統相關地質資料及采灌系統運行相關數據，確定示蹤劑成分并計算投放量，在巖溶對井采灌系統中實施示蹤試驗，獲取示蹤試驗結果并繪制曲線；根據示蹤試驗結果，利用Qtracer2軟件進行計算示蹤劑回收率、橫截面積及巖溶通道的高度；確定巖溶地熱傳熱模型邊界條件，設置時間周期，根據傳熱模型計算開采井溫度變化。該開采井流體溫度預測方法結果準確可靠，可操作性強，便捷快速，解決了對井長期回灌條件下采灌系統開采井流體溫度預測的難題，為巖溶地熱開采與回灌方案、后期項目井位布置的選擇都具有重要的指導作用。

技術領域

本發明屬于水熱型地熱資源回灌技術領域，具體涉及一種巖溶地熱對井采灌系統開采流體溫度的預測方法。

背景技術

地熱尾水回灌措施是水熱型地熱資源可持續開發利用的必要措施，可以解決地熱尾水排放對環境造成的熱污染和化學污染等環境問題，對于維持或恢復地層熱儲壓力、穩定熱儲開采條件、預防地面沉降等都具有重要作用。回灌下去的“冷水”在熱儲中流向開采井，不科學的回灌會引起開采井溫度的下降，造成地熱系統壽命縮短甚至報廢。要保證因此需要預測不同回灌水量熱突破，根據預測開采井問的變化，從而確定開采量，科學確定開采水量與回灌量，用回灌量定開采量，做到百分百回灌。水熱型地熱井往往深度較大，處于高溫高壓的復雜環境，無法通過常規手段直接獲得熱儲層的一些地質參數，若不了解采灌井之間的水力聯系情況則無法預測長期回灌條件下開采井溫度變化情況。巖溶地熱資源作為水熱型地熱資源的一種，面臨同樣的問題，在現有的工程中通常采用經驗系數法去預測開采流圖溫度的變化，但由于不同項目地熱儲層性質差別巨大，該方法不能滿足工程需要。

發明內容

為了克服現有采用經驗系數法對于巖溶地熱資源預測開采流圖溫度的變化無法滿足需求的問題。

本發明所述的一種巖溶地熱對井采灌系統開采流體溫度的預測方法，包括如下步驟：

步驟1、收集地熱地質資料及采灌系統運行相關數據；

步驟2、通過前期試驗確定示蹤劑成分并計算投放量，進行對井回灌試驗；在注入示蹤劑后，按照一天一次的頻率在開采井中采樣，現場采樣后測試化驗得出示蹤劑濃度，當在開采井首次檢測到示蹤劑濃度升高時，加密采樣頻率，直至回灌試驗結束；

步驟3、獲取示蹤試驗數據，示蹤劑濃度隨時間變化曲線；

步驟4、根據示蹤試驗數據，利用Qtracer2軟件進行反演計算，求示蹤劑回收率、橫截面積及巖溶通道的高度；

步驟5、確定巖溶對井系統傳熱模型初始條件及邊界條件，考慮巖溶通道中熱對流及圍巖的熱傳導，設置時間周期，根據傳熱模型計算開采井流體溫度變化。

進一步的，所述地熱地質資料及采灌系統運行相關數據包括原始熱儲溫度、回灌水溫度、采灌系統開采量、采灌系統回灌量、地熱水的比熱容、熱儲層的導熱系數、地熱水的密度、熱儲層的密度、熱儲層的比熱容、熱儲層孔隙度、回灌井與開采井之間的距離。

進一步的，所述步驟2中示蹤劑前期試驗包括熱穩定性試驗、吸附性試驗、配伍性試驗。

進一步的，所述步驟2中所述示蹤劑投放量的計算公式為

G＝πR²Hαγc(1)式中：G是示蹤劑的投放量，kg；R為開采井與回灌井井間距，m；H為熱儲層含水層厚度，m；α為分散常數因子，取0.0153；γ為優勢流濃度場修正系數0.1；Cp是示蹤劑峰值濃度(地熱水示蹤劑濃度的5-10倍)，mg/L。

進一步的，所述確定巖溶對井系統傳熱模型初始條件及邊界條件包括儲層原始溫度、回灌水溫度、采灌系統開采量、采灌系統回灌量、地熱水的比熱容、回灌井與開采井之間的距離、儲層的導熱系數、熱儲層孔隙度、地熱水的密度、熱儲層的密度、熱儲層比熱容、巖溶通道橫截面積、巖溶通道高度及示蹤劑回收率。