[发明专利]一种考虑地层泥砂颗粒运移堵塞导致地热水回灌能力下降的评估方法

权利要求书

1.一种考虑地层泥砂颗粒运移堵塞导致地热水回灌能力下降的评估方法，其特征在于，其具体步骤为：

S1、结合井口注入压力、井筒内回灌水流动压差以及地热储层压力，计算回灌井底与地热储层之间的驱替压差；

S2、在无限大地层或定压边界地层，利用径向渗流力学公式，计算该驱替压差下的初始自然回灌量，以及近井周围不同半径处的水流速；

S3、根据地热储层泥砂粒度组成，确定可运移泥砂的比例、粒径范围、以及起动水流速，包括粒间孔喉小于1/5孔喉的可动泥砂，以及粒间孔喉在1/2-1/5孔喉的可动泥砂；

S4、根据最小泥砂颗粒、1/5孔喉可动泥砂、以及1/2孔喉可动泥砂对应的起动水流速，起动水流速分别为v_min、v_1/5、v_1/2，将回灌井近井地层内回灌水流速剖面分为4部分，依次为渗透率增大区、砂质堵塞区、泥质沉积区、无干扰区；

S5、将渗透率增大区内小于1/5孔喉的可动泥砂全部运移并均匀沉积于泥质沉积区，1/2-1/5孔喉的可动泥砂全部运移并均匀沉积于砂质堵塞区；砂质堵塞区内小于1/5孔喉的可动泥砂全部运移并均匀沉积至泥质沉积区；

S6、根据各分区泥砂运移及沉积量，重新计算各区颗粒孔隙度以及渗透率；

S7、计算近井地层内的渗流阻力和自然回灌量，并与初始自然回灌量对比，分析由于颗粒运移导致的自然回灌能力下降，其具体步骤为：

(一)当近井地层流体为平面径向流，作平面径向流渗透率突变模型图，根据公式(5)计算近井地层等效渗流阻力，公式(5)表示为：

式中，F为等效渗流阻力，N；k_f为无干扰区地层渗透率，μm²；k_d为泥质沉积区地层渗透率，μm²；k_b为砂质堵塞区地层渗透率，μm²；k_g为渗透率增大区地层渗透率，μm²；R_1/5为渗透率增大区供给半径，cm；R_1/2为砂质堵塞区供给半径，cm；R_min为泥质沉积区供给半径，cm；R_e表示地热储能边界半径，μ为地热水粘度，h为地热储层厚度；

(二)根据改进的突变地层平面径向流公式(6)计算回灌量，公式(6)表示为：

式中，Q_b为目前地热水自然回灌量，cm³/s(地下值)；ΔP为回灌井底流压与地热储层压力的差值；

(三)评价自然回灌能力下降，具体步骤如下：

根据公式(7)计算回灌井附近地层渗透率变异系数，公式(7)表示为：

式中，v_k为回灌井附近地层渗透率变异系数；k_i为各区渗透率，μm²；n为渗透率突变区个数；k_o为地层初始渗透率；

根据公式(8)计算回灌量下降率，公式(8)表示为：

式中，R为回灌量下降率，％，Q为初始自然回灌水量。

2.如权利要求1所述的考虑地层泥砂颗粒运移堵塞导致地热水回灌能力下降的评估方法，其特征在于，步骤S1中，计算驱替压差的具体步骤为：

初始条件下，当回灌水为稳定流，近井地层为平面径向流，根据压降公式(1)计算回灌井底与地热储层之间驱替压差ΔP，公式(1)表示为：

ΔP＝P_w-P_e＝P_head+ρ_wgH×10^-6-P_e(1)

式中，ΔP为回灌井底流压与地热储层压力的差值，MPa；P_w为回灌井底流压，MPa；P_e为地热储层初始压力，MPa；P_head为井口注入压力，MPa；ρ_w为回灌水密度，kg/m³；g为重力加速度，9.8m/s²；H为地热储层埋深，m。