深部含水层储热系统是以地下深部地热水层为介质,将地面多余的热能利用钻井的形式存储于地下含水层的水体中,在需要用热能的时候再从地下提取出来使用,具有“夏储冬用”跨季节使用等诸多优势,是一种“取热不取水”的清洁储能系统,受到国内外社会高度重视。但是,深部含水层储热系统是一项新兴技术,存在着很多技术难题需要攻关,国外主要在开展试验性质的研究,国内主要停留在理论研究阶段,应用方面还处于空白。 该论文围绕辽河油田所在地H电力公司夏季生产过程中产生的余热能否储存于附近的地下含水层中、建成地下深部含水层储热系统这一现实生产需要,以电厂所在的辽河坳陷L163块为储热区块,以明化镇组明Ⅳ段作为含水储热层位,利用油田的丰富的钻井、录井、测井等资料,分析了目的层沉积特征、物性特征和水层发育规律,在此基础上建立了地下含水层三维热储地质模型,节点数88万个。利用CMG软件开展井距、井网、抽注速率数值模拟,提出了井网部署方案,对储热取热效果进行了预测。 通过研究发现:L163块明化镇组明Ⅳ段由2套水层组成,总厚度40m~60m,全区分布稳定,平均孔隙度达到26.5%、平均渗透率达到2255m D,属于高孔高渗储层,全区构造简单、地层平缓、不发育断层,适合作为地下储热层位。预计研究区明Ⅳ段地热资源量为标准煤4.41亿吨标准煤,可采地热资源量8820万吨标准煤,地热水总资源量3.2×10~8m³。通过对基于实际属性冷热对井数值模拟结果分析,揭示出冷热井的井距、注采速率和注入温度均会对含水层储热性能造成影响。冷热井井距太小,冷热井温度场易造成干扰,研究区合理井距建议为400m~500m;提高注采速度和注入温度,都会提高采热量和降低储热效率,960m³/d~1400m³/d的注采速率适合L163块明化镇组明Ⅳ段含水层储热系统。研究还发现,北西向行列式冷热井部署方案储热效果最好,模拟生产30年后,区块累计储热效率可以达到76.8%,可作为研究区明化镇组明Ⅳ段含水层储热系统的部署方案。