宇 波 李庭宇 韩东旭 孙东亮 杨福胜 魏进家

1. 北京石油化工学院机械工程学院 2. 西安交通大学化学工程与技术学院

0 引言

干热岩一般指埋藏于地下3 ～10 km，内部不存在流体（或仅有少量流体）、温度高于150 ℃且具有开发价值的热岩体，是一种储量巨大的清洁能源[1-2]。干热岩热能开采过程与致密油气田的开采有相似之处，均需要通过压裂的方式增强储层的导流性能。但是油气开采主要为“物质”的采出，而干热岩开采为“热能”的采出，二者有本质的区别。数值模拟是研究干热岩热能开发过程的重要手段之一，采用该方法研究干热岩储层中的热能提取规律，对于干热岩开发方案的制订、运行优化以及采热能力评价具有重要意义[3-6]。对干热岩储层进行数值模拟主要有两个难点：①裂缝模型的表征和流动—换热模型的构建；②高效的数值求解方法。

裂缝网络的表征模型在油藏数值模拟中就已经取得了很多进展，近年来相关模型被越来越多地用于干热岩储层的描述中，其中应用最广泛的裂缝模型为离散裂缝模型[7-8]。Sun 等[9]和Shi 等[10]分别使用COMSOL Multiphysics 基于离散裂缝模型分别建立了干热岩热能开采过程的二维、三维热水力三场耦合模型。离散裂缝模型在划分网格时，裂缝要与基岩网格相互对齐，在模拟具有复杂裂缝型储藏时必须使用大量的非结构化网格，严重影响数值计算效率。为了克服离散裂缝模型的缺点，Lee 等[11]发展了嵌入式离散裂缝模型，该模型将裂缝型计算区域分成两种介质——基岩和裂缝，前者可以采用结构化网格划分，而后者可以直接嵌入基岩结构化网格系统中，避免了传统离散裂缝模型复杂的非结构化网格剖分过程。……