张 杰 谢经轩

1. 西南石油大学机电工程学院 2. 西南石油大学地热能研究中心 3. 天津大学机械工程学院

1 研究概况

以地下温度为评判标准，地热能可以被划分为高温地热资源（大于150 ℃）、中温地热资源（90 ～150℃）和低温地热资源（小于90 ℃）[1]。其中，中低温地热资源因埋藏浅、开采难度低，目前已得到商业化开发；而归属于高温地热资源的干热岩通常储存在地下低渗透的高温结晶岩体中，具有地热资源储量大、可无间断供能、开发潜力大等优势，但目前尚未被规模化商业开发。随着油气井钻探技术和压裂技术的不断进步和发展，开发和利用干热岩型地热资源已成为可能[2-3]。

增强型地热系统（Enhanced Geothermal System，EGS）是开发利用高温干热岩最有效的方法之一，目前已被应用于许多干热岩示范工程[4-5]。EGS 是集物理、渗流、传热为一体的复杂科学系统，涉及流体渗流效应、流体与岩石基质的传热效应、岩石热弹性效应[6]，各物理场之间主要耦合关系如图1 所示。当低温介质从注入井进入人工储层时，与储层发生对流换热和热传导，介质温度升高，储层温度下降；储层温降导致介质黏度升高，引起渗流场压力增大、流速降低；孔隙水压和储层温度波动会导致储层中不同部位的岩体发生收缩或膨胀，使得储层孔隙度和渗透率产生变化，引发温度场和渗流场改变。因此，设计合理的开发方案并对其进行产能评价，对于实现深层干热岩的有效开发具有重要的指导意义。

图1 EGS 多物理场耦合关系图