随着“双碳”目标的推进及能源结构调整转型,地热能等可再生能源在我国得到了快速发展。深层地热能因其资源稳定等优势,近年来得到广泛的关注,其中增强型地热系统(Enhanced Geothermal System,简称为EGS)是开采深层地热资源的主要方法之一。由于深层地热岩体埋藏较深,储层多孔介质组成结构及其赋存条件复杂多变,存在组成结构表征不精确、输运作用机理不清楚、储量描述不精细和开采特性模糊等“瓶颈”问题,需要进一步深入研究。 本研究以松辽盆地大庆地区为例,分析了该区域地热资源的演化过程与开发潜力,阐述了增强型地热系统(EGS)储层的裂隙特征以及多尺度特征;针对干热岩储层渗透率较低等特点,依据表征单元体REV(Representative Elementary Volume)理论,以孔隙度为变量,给出了深层地热储层干热岩的REV选取范围,根据储层多孔介质的结构组成特点,构建了表征干热岩的多孔介质简略传热分析模型和精细传热分析模型;针对裂隙粗糙度对储层渗流传热的影响,提出基于REV理论的JRC(Joint Roughness Coefficient)尺寸选取方法,通过精细数字化重构Barton标准节理曲线,量化表征了裂隙形貌的粗糙特征,构建了干热岩粗糙双裂隙渗流传热模型。 依据传热学理论,推导了干热岩多孔介质模型的导热系数计算公式;通过已有实验数据对比,验证了模型的准确性,分析了孔隙率等因素对模型导热系数的影响。计算研究发现,地热岩体的导热系数会随着孔隙率、孔隙含水率的增大而减小,随孔隙含杂率的增大而增大;通过数值模拟的方法,对干热岩粗糙双裂隙渗流传热模型进行计算,分析了裂隙的分布特征、粗糙程度、流体的注入温度以及注入速度对地热储层渗流传热过程的影响。研究表明,当裂隙间距为20mm时,岩体换热效率最高,说明裂隙的分布形式会对地热储层岩体的换热效率产生影响;流体注入速越快,岩体达到热平衡的时间越短;裂隙出口温度与流体注入速度呈负相关,与流体注入温度呈正相关;过高的流速以及过低的流体温度会导致岩体开采周期缩短。