EGS地热储层天然裂隙网络的非稳态温度场反演
批准号:
52076218
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
刘刚
依托单位:
学科分类:
可再生能源与新能源转化利用
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
刘刚
中文摘要
储层天然裂隙网络是增强型地热系统(EGS)构建高渗透性人工储层的基础,是资源评价和开发利用的关键因素,已成为当下地热能研究热点。针对EGS热储层天然裂隙网络无法精确描述的难题,创建三维非稳态导热反问题的研究方法,对岩体裂隙网络参数进行反演计算。采用离散裂隙网络法、地球物理反演理论、传热学正/反问题的理论建模、高性能数值求解、勘测实验相结合的研究路线,将储层温度场局部信息(有限个测温孔的观测温度和大地热流)作为求解条件,采用模糊推理算法,对储层天然裂隙的方位、间距、延续性、隙宽、粗糙度、张开度、充填性、组数和连通性作参数反演,进而建立裂隙结构参数与温度场之间的数学关系;探索待反演参数的目标函数、灵敏度矩阵、分辨率计算公式,揭示温度测孔布置和误差水平对反问题解的存在性和唯一性的影响。为地球物理温度场反演和超大尺度三维非稳态导热反问题求解提供科学基础,并为EGS资源评估与优化开采提供工程指导。
英文摘要
The natural fracture system is essential to construct highly permeable reservoirs of the enhanced geothermal system (EGS), as well as to the resource evaluation and utilization. Therefore it is becoming a hot research topic. This project is to propose a research method based on the inverse problem of three-dimensional steady-state heat conduction, for accurately describing the natural fracture system of EGS reservoirs and inversely calculating rock fracture properties. Combining microscopic characterization, geophysical inversion theory, theoretical modeling of heat transfer modeling, high-performance numerical solution and experimental verification, and besides, using fuzzy inference algorithm, the reservoir natural fracture systems' orientation, spacing, continuity, gap width, roughness, opening degree, filling, group number and connectivity are inversely calculated according to limited information of reservoir temperature field (exploratory data including temperature and heat flux). And the mathematical relationship between fracture property parameters and temperature field will be established; the objective function, sensitivity matrix and resolution ratio calculation formula will be investigated, and the impacts of temperature exploratory placement and error level on inverse problem solution's existence and uniqueness will be revealed. This proposal could provide a scientific basis for the geophysical temperature field inversion and inverse problem solution of super-large-scale three-dimensional steady-state heat conduction. It would supply an engineering guide for EGS resource evaluation and utilization optimization.
增强型地热系统是当前深层地热能开发最具潜力的技术手段,深层地热能是一种典型的绿色能源,对贯彻落实习近平生态文明思想、发展新质生产力、实现“双碳”目标具有重要的现实意义和长远的战略意义。然而目前增强型地热系统的人工热储建造的相关研究很难观测到裂隙储层内部裂隙分布信息,从而导致实际增强型地热项目的失败。为了反演出裂隙储层的内部裂隙分布信息,本项目设定的三个主要研究内容。针对这三项内容,我们分别完成了以下内容。建立增强型地热系统热储层天然裂隙网络结构特征参数体系,涵盖裂隙的方位、间距、延续性、隙宽、粗糙度、张开度、充填性、组数和连通性等信息参数。明确了裂隙特征参数对储层导热的影响规律;针对热储层岩体三维非稳态导热的反问题研究,构建一套多参数反演的理论框架,提出一套抗不适定性强的模糊遗传推理算法,对上述裂隙表征参数进行组合求解;将储层温度场作为中间参数,建立裂隙网络结构特征参数与局部观测信息之间的数量关系。将研究内容用于反演裂隙储层内的多参数问题。主要研究成果如下,我们利用模糊方法探索优势流区位置反演模型。根据测点温度信息反演出主要流区位置:提出了一种遗传算法结合路径规划算法的反演模型来探测在裂隙储层中的优势流道。遗传算法反演模型对单主导流道平滑分布路径,具有较高的反演精度。优势流裂缝的宽度、不均匀性和多分支不影响反演结果。对裂隙储层内短路现象有好的反演前景;提出了一种利用有限井筒数据重建地热温度场的模糊推理方法。以湖南省汝城市地热田为研究背景。实际井眼数据和地质构造验证了正问题模型的可行性。研究了模糊方法和测量方法的影响。模糊推理方法的应用将为地热资源开发提供有益的建议探索;在增强型地热系统中,裂隙储层渗透率对地热开发具有重要影响。本研究指出了裂隙网络渗透率分布差异对取热性能的影响,这些结果为裂隙储层建设、优化支撑剂泵送方案及储层提供理论依据。
基于传热学反问题的增强型地热系统储热量评估模型研究
-
批准号:2018JJ2518
-
项目类别:省市级项目
-
资助金额:0.0万元
-
批准年份:2018
-
负责人:刘刚
-
依托单位:
增强型地热系统(EGS)储热量评估的三维模糊反演模型研究
-
批准号:51606225
-
项目类别:青年科学基金项目
-
资助金额:20.0万元
-
批准年份:2016
-
负责人:刘刚
-
依托单位:
小鼠生精相关基因Dnajb13及其人类同源基因DnaJB13在精子形成中的作用机制研究
-
批准号:81070531
-
项目类别:面上项目
-
资助金额:29.0万元
-
批准年份:2010
-
负责人:刘刚
-
依托单位:
国内基金
海外基金