深层地热储层水力剪切增透机制研究进展
2021-11-10张洪伟万志军赵毅鑫卢帅峰
煤炭学报 2021年10期
张洪伟,万志军,赵毅鑫,张 源,卢帅峰
(1.中国矿业大学(北京) 共伴生能源精准开采北京市重点实验室,北京 100083; 2.安徽理工大学 深部煤矿采动响应与灾害防控国家重点实验室,安徽 淮南 232001; 3.中国矿业大学 深部煤炭资源开采教育部重点实验室,江苏 徐州 221116; 4.中国矿业大学 矿业工程学院,江苏 徐州 221116)
深部干热岩(HDR)地热资源是指不含或仅含少量流体,温度高于180 ℃,其热能在当前技术经济条件下可以利用的岩体[1]。岩性主要是火成岩(或称岩浆岩);干热岩常见的岩石种类是黑云母片麻岩、花岗岩、花岗闪长岩等[2],主要为花岗岩[3-4]。该地热资源具有分布广、发电效率高、可再生性强、可规模化利用等优点[5]。
早在1972年,美国就在新墨西哥州的芬顿山对干热岩进行了第1次试采[6];1974年,美国Los Alamos国家实验室提出了针对干热岩开发的增强型/工程型地热系统(EGS)[7],并一直延续使用至今。建造EGS需要通过巨型水力压裂技术构建人工地热储层(简称热储),并在注水井、热储和生产井之间形成闭合回路,利用回路中的循环液提取热量,该技术属于原位物理改性流体化采矿范畴[8]。
在EGS中,热储的规模和渗透性是决定热量提取效率的关键。水力压裂是热储裂隙延展和扩大储层规模的主要技术手段。但是,继续扩展原有的裂隙网络往往需要加大注水压力和流速[9],这增加了施工的技术难度和经济成本。美国芬顿山EGS示范工程显示,低压注水会诱发已有裂隙和裂隙带剪切滑动,可有效地增加流体循环速度[10]。……
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