不同温度压力条件下花岗岩裂隙形成及特征分析

论文摘要

新能源的开发成为目前能源问题的主要解决的途径之一。干热岩(Hot Dry Rock,HDR)资源,是一种深部高温地热资源,但由于干热岩埋藏较深,所处环境应力高、温度高,因此其开发技术要求更高。增强型地热系统(Enhanced Geothermal Power,EGS)作为一种通过储层改造将低渗岩石储层中热量提取出来的人工系统,还面临许多问题需要解决,从而达到降低开发成本、减少地质环境破坏和提高利用率的目的。本文针对增强型地热系统开发中储层改造的关键问题,主要通过试验研究的方法对共和盆地印支期大尺寸花岗岩进行了真三轴水力压裂模拟试验,研究了水力裂隙的发生发育规律。通过资料整理和文献研究得出,共和盆地在形成原因和地质构造上具备地热形成的条件,具备热源、储层和盖层等,且区内地热资源丰富,地温梯度高,具有开发潜力。通过试验研究的方法主要得出了以下结论:(1)围压对于裂缝发展有控制作用,主裂隙方向总是在最小主应力的法向面上,而且围压越大,裂隙扩展速率越慢,细小裂隙数量越少,通过对地应力方向的掌握,在压裂时可以控制裂隙形成的方向,从而形成相互的裂隙网络。其次围压越大,压裂液在裂缝中积聚越多,裂缝宽度越大,越有利于压裂液的进入,提高换热效率。(2)裂隙的形成从钻孔底部开始,先形成的主裂缝和天然裂缝对后续形成的裂缝具有抑制作用,原因在于,裂缝形成后,压裂液大量进入,孔底压力被分散至裂隙中。其次各岩样水力裂缝形态相似,但由于轴向应力的方向不同,裂隙扩展方向出现差异。(3)样品水力裂缝的渗透性能可以通过一定方法计算评价,通过水力学和水文地质学理论基础,对试验后样品的渗透率进行了计算,对比多数在EGS开发中所采用的渗透率大小,本次试验形成的人工裂缝是具有导流意义的。(4)针对实地压裂工程,在掌握裂隙发生发育规律的情况下,通过结合对已有断裂、地应力大小和水文地质参数等数据,能更有效的形成相互连通的裂隙网络。

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摘要

ABSTRACT

第一章绪论

1.1 研究背景及研究意义

1.1.1 研究背景

1.1.2 研究意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 干热岩资源概况

1.2.2 增强型地热系统

1.2.3 试验研究

1.3 主要研究内容及创新点

1.3.1 研究内容

1.3.2 研究创新点

1.4 研究思路及技术路线

1.4.1 研究方法

1.4.2 技术路线

1.4.3 可行性分析

1.5 本章小结

第二章区域地质概况

2.1 自然地理及社会经济概况

2.2 区域地质条件概况

2.2.1 区域构造

2.2.2 地层岩性

2.3 共和盆地的地热特征及采样点

2.3.1 区域内地热特征

2.3.2 采样点

2.4 本章小结

第三章花岗岩水力压裂试验

3.1 引言

3.2 干热岩真三轴水力压裂模拟系统介绍

3.3 试验方法

3.4 试验过程

3.4.1 试验准备阶段

3.4.2 试验阶段

3.5 试验结果

3.6 本章小结

第四章花岗岩水力压裂裂隙形成及特征分析

4.1 裂缝形成过程分析

4.2 围压及温度对裂缝的影响

4.2.1 围压方向对裂缝的影响

4.2.2 围压大小对裂缝的影响

4.2.3 温度对裂缝的影响

4.3 裂缝形态特征

4.3.1 天然裂缝的影响

4.3.2 裂缝数量特征

4.3.3 裂缝闭合特征

4.4 渗透率计算

4.5 裂缝宽度计算

4.6 共和盆地井下压裂建议

4.6.1 共和盆地压裂难点

4.6.2 实地压裂试验方案

4.7 本章小结

第五章结论

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

致谢

作者简介

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 刘禄

导师: 王滨,蔺文静

关键词: 共和盆地,地热能,干热岩,水力压裂,储层改造

来源: 河北地质大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 地球物理学

单位: 河北地质大学

基金: 国家自然基金项目“深层花岗岩天然裂隙行为机制及储层示踪模拟研究”(项目编号:41741018),河北省研究生创新资助项目(项目编号:21907019)

分类号: P314

DOI: 10.27752/d.cnki.gsjzj.2019.000157

总页数: 71

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