一种地热储层多场耦合数值模拟方法技术

本发明专利技术提供了一种地热储层多场耦合数值模拟方法；包括以下步骤：步骤1，基础地质研究；步骤2，热储特征研究；步骤3，三维地质模型构建；步骤4，初始关键参数确定；步骤5，数学模型的建立；步骤6，热储层开发利用的方案优化。本发明专利技术方法基于项目区地质构造、完钻资料建立的地质模型，搭建水热型开发热储多场耦合数学模型，模拟大规模采灌条件下各参数的动态响应，从而优化项目区地热开发采灌运行参数，并为其他区域地热开发提供指导性建议。他区域地热开发提供指导性建议。他区域地热开发提供指导性建议。

【技术实现步骤摘要】
一种地热储层多场耦合数值模拟方法


[0001]本专利技术属于地热
；尤其涉及一种地热储层多场耦合数值模拟方法。

技术介绍

[0002]地热能是一种极具竞争力的可再生能源，以资源量大、利用效率高、成本低廉和CO2零排放为特征。基于地热地质概念模型，建立数学模型，是可持续开发地热能的必要环节，可为地热能的开发利用提供不同情境下的效益分析和环境影响，为决策者提供最优的开采方案。
[0003]地热能开发过程中的数学模型通常涉及水流场和温度场的耦合，在考虑溶解－沉淀等化学反应过程时，则需要耦合化学场。水热耦合过程的模拟始于20世纪70年代，多应用于油田开发等多项地质工程。近20年来，由于核废物处置及干热岩开发等地质工程的兴起，数值模拟技术已呈多场耦合模拟趋势。目前，未报道该数值模拟技术应用于水热型地热开发利用领域。
[0004]目前，现有技术存在以下不足：针对大规模岩溶热储采灌条件下的多场耦合响应仍不清楚，应用多场耦合技术针对大型岩溶热储的模型构建仍有待发展；针对模拟数据和监测数据的动态集成研究仍不完善，数据可视化研究仍比较欠缺。急需一种能解决上述不足的同时，又能优化研究区域地热开发采灌运行参数，并为相似区域井网部署及地热资源开发利用提供指导性建议的方法。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供了一种地热储层多场耦合数值模拟方法。
[0006]本专利技术是通过以下技术方案实现的：
[0007]本专利技术涉及一种地热储层多场耦合数值模拟方法，包括以下步骤：
[0008]步骤1，基础地质研究：对项目区的地质勘探、成孔钻探、水文地质、动态监测进行数据收集；
[0009]步骤2，热储特征研究：基于收集到的地质勘探、成孔钻探、水文地质、动态监测资料，进行资料预处理；再通过筛选、加载，挑选出能应用于地质建模的相关数据；
[0010]步骤3，三维地质模型构建：在数据收集的基础上，利用钻探分层、测井资料建立地层界面，结合地质构造和沉积相关资料建立三维地质模型；最终建立热储层网格模型，描述刻画储层非均质性；
[0011]步骤4，初始关键参数确定：利用已有和实测的钻孔地温数据，对地质剖面进行地温场分析，结合大地热流值，构建地温场分布，为热储数值模拟提供温度场分布的初始条件；利用已有和实测数据，构建地下水流场分布；为热储工程数值模拟提供水位、压力场以及流速场分布的初始条件，确定侧向补给量以作为模型边界条件。
[0012]步骤5，数学模型的建立：将地热建模软件中生成的三维地质模型转化为数值模拟软件可识别的网格文件；基于已有资料确定的孔渗、密度、热导率以及采灌流量、温度、周期
参数初步建立适用于水热型开发热储的多场耦合三维数学模型；采用历年地热井动态监测数据对模型进行验证，并修正相关参数；预测热储层在不同开采、回灌条件下的动态响应特征；
[0013]步骤6，热储层开发利用的方案优化：基于已建立的不同开采模式下热储层的动态分析模型，优化研究区域地热开发采灌运行参数，并为相似区域井网部署及地热资源开发利用提供指导性建议。
[0014]优选地，所述三维地质模型包括：地层结构建模、地层格架建模、断层建模、孔渗物性建模。
[0015]本专利技术具有以下优点：
[0016](1)本专利技术方法基于项目区地质构造、完钻资料建立的地质模型，搭建水热型开发热储多场耦合数学模型，模拟大规模采灌条件下各参数的动态响应，优化运行参数，不仅为可视化方案提供依据，而且还可以为地热开发提供指导性建议。
[0017](2)本专利技术方法基于项目区地质构造、完钻资料建立的地质模型，可转化为数值模拟软件可识别的网格文件，刻画热储层非均质性。
[0018](3)本专利技术方法搭建多场耦合数学模型，可更加贴合地下热储动态响应特征。
[0019](4)本专利技术方法数值模拟运算完成后，可形成数据可视化方案，后处理较为友好。
附图说明
[0020]图1是本专利技术方法流程示意图；
[0021]图2为三维断层模型示意图；
[0022]图3是三维孔隙度物性模型示意图；
[0023]图4是渗透率地质剖面图；
[0024]图5是网格模型图；
[0025]图6是模拟计算值与实测值拟合图；
[0026]图7是数值模拟三维可视化成果图。
具体实施方式
[0027]下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。应当指出的是，以下的实施实例只是对本专利技术的进一步说明，但本专利技术的保护范围并不限于以下实施例。
[0028]实施例
[0029]本实施例涉及一种地热储层多场耦合数值模拟方法，见图1所示，包括以下步骤：
[0030]步骤1，基础地质研究：对项目区的地质勘探、成孔钻探、水文地质、动态监测进行数据收集；
[0031]步骤2，热储特征研究：基于收集到的地质勘探、动态监测、水文地质以及成孔钻探进行资料预处理；再通过筛选、加载，挑选出能够应用于地质建模的相关数据体；
[0032]步骤3，三维地质模型构建：在数据收集的基础上，利用钻探分层、测井资料建立地层界面，结合地质构造和沉积相关资料建立三维地质模型，最终建立热储层网格模型，描述刻画储层非均质性；
[0033]步骤4，初始关键参数确定：利用已有和实测的钻孔地温数据，对地质剖面进行地
温场分析，结合大地热流值，构建地温场分布，为热储数值模拟提供温度场分布的初始条件；利用已有和实测数据，构建地下水流场分布，为热储工程数值模拟提供水位、压力场以及流速场分布的初始条件，确定侧向补给量以作为模型边界条件。
[0034]步骤5，数学模型的建立：将地热建模软件中生成的三维地质模型转化为数值模拟软件可识别的网格文件；基于已有资料确定的孔渗、密度、热导率以及采灌流量、温度、周期参数初步建立适用于水热型开发热储的多场耦合三维数学模型；采用历年地热井动态监测数据对模型进行验证，并修正相关参数；预测热储层在不同开采、回灌条件下的动态响应特征；
[0035]步骤6，热储层开发利用的方案优化：基于已建立的不同开采模式下热储层的动态分析模型，优化研究区域地热开发采灌运行参数，并为相似区域井网部署及地热资源开发利用提供指导性建议。
[0036]将本专利技术实施例应用于雄安新区大型岩溶热储开发利用，具体内容如下：
[0037]雄安新区地质构造上位于一级构造单元为中朝准板块，二级构造单元属于华北地台，三级构造单元属于冀中坳陷，四级构造单元主要横跨徐水凹陷、容城低凸起、牛驼镇凸起、霸县凹陷、保定凹陷、高阳低凸起等六个凸起与凹陷单元，主要包含了牛驼镇、容城和高阳3个地热田。目前已开发区域以中上元古界蓟县系雾迷山组热储为主，因此本次研究方法主要应用于该层组。
[0038]采用本专利技术涉及的方法，步骤如下：
[0039]基于收集到的地质勘探、地质构造、水文地质以及33口成孔钻探资料，进行资料预处理，通过筛选、加载，甄选出能够应用于本次地质建模的相关本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种地热储层多场耦合数值模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，基础地质研究：对项目区的地质勘探、成孔钻探、水文地质、动态监测进行资料收集；步骤2，热储特征研究：基于收集到的地质勘探、成孔钻探、水文地质、动态监测资料，进行资料预处理；再通过筛选，加载，甄选出能应用于地质建模的相关数据；步骤3，三维地质模型构建：在数据收集的基础上，利用钻探分层、测井资料建立地层界面，结合地质构造和沉积相关资料建立三维地质模型；步骤4，初始关键参数确定：利用已有和实测的钻孔地温数据，对地质剖面进行地温场分析，结合大地热流值，构建地温场分布；利用已有和实测数据，构建地下水流场分布；步骤5，数学模型的建立：首先将地...

【专利技术属性】
技术研发人员：阴建新，李红岩，高小荣，孙彩霞，卢星辰，任小庆，
申请(专利权)人：中石化绿源地热能开发有限公司，
类型：发明
国别省市：