干熱巖熱儲體積改造技術研究與試驗

陳 作， 張保平， 周 健， 劉紅磊， 周林波， 吳春方

（中國石化石油工程技術研究院，北京 100101）

干熱巖作為資源極其豐富的清潔能源受到全世界關注，其開發利用離不開體積改造技術。國外采用全程恒定小排量大規模清水壓裂技術來改造干熱巖[1]，但壓裂形成的裂縫體積小，連通性差，滲透阻力大。目前，國內外尚未形成可復制推廣的干熱巖體積改造技術，大多數EGS 項目仍然處于試驗和示范階段，還未實現商業化[2-5]。干熱巖能否實現有效體積改造，關鍵在于其自身巖石結構、力學特性和相適應的改造工藝技術。國外關于干熱巖熱儲體積改造的研究報道非常少[6]，僅限于室內數值模擬和現場裂縫監測；國內趙陽升等人[7-10]的研究多集中于花崗巖露頭的室內測試分析，如彈性模量隨溫度變化、多期破裂對滲透性的影響等，取得了一定的認識，未對影響體積壓裂的脆塑性、水平應力差和溫差效應等關鍵力學特性進行系統研究[11-14]，更未見高溫花崗巖體積改造的研究報道[15]。美國于2015 年啟動了地熱能前沿瞭望臺計劃（FORGE），投入上億美元攻關水力壓裂-熱刺激聯合改造工藝，說明干熱巖熱儲體積改造技術遠未成熟。

筆者利用井下花崗巖巖心（φ25.0 mm×50.0 mm）和大尺寸（300 mm×300 mm×300 mm）露頭巖樣，測試了巖石力學參數隨溫度的變化特征與破裂特性，分析了水平地應力和巖石脆塑性，采用物理模擬試驗研究了溫差效應下的花崗巖熱破裂特性，提出了“低排量熱破裂+膠液擴縫+變排量循環注入” 體積改造技術，在X1 井進行了現場試驗，分析了巖石的脆塑性、破裂壓力與閉合壓力大小及梯度和形成復雜裂縫的可行性，驗證了體積改造技術的適應性，以期為我國干熱巖熱儲體積改造提供技術參考?！?br>