砂岩热储回灌开采参数优化：以黑龙江通河县为例

贺一倮; 王国文; 张延军

世界地质 ›› 2026, Vol. 45 ›› Issue (1) : 164 -174.

贺一倮, 王国文, 张延军

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摘要

为了实现地热资源的可持续利用,避免回灌低温尾水导致热突破,保障地热资源长期稳定地开采,笔者根据详实的地质勘探和测井资料,采用热储法系统评估了黑龙江省通河县的地热资源总量和可开采潜力,在此基础上,基于COMSOL Multiphysics平台构建了考虑地层结构、水热耦合机制和回灌边界条件的三维数值模型,模型尺寸为1 600 m×1 200 m×500 m,埋深约1 400 m,中部含水热储层厚度为174 m。通过设置“一注一采”开采模式,采用周期性采灌运行机制,设置回灌井与生产井等流量运行,综合分析不同采灌量及井间距组合方案下的热储层温度场演化规律,分析了低温扰动锋面的迁移路径及其对生产井温度的影响,并以生产井温度下降2℃作为热突破判定标准,进而确定合理的井间距与采灌量。研究结果表明,黑龙江通河县地区地热资源总储热量约2.07×10¹⁸J,可开采量折合标准煤2.17×10～7t,地热开发潜力较大;同时模拟显示,低温尾水在回灌过程中形成的冷锋随系统运行时间不断向生产井推进,过小的井间距或过大的采灌量会加剧热干扰并导致热突破,影响系统运行寿命和换热稳定性,为确保系统持续稳定运行100 a不发生热突破,不同采灌量对应的最小安全井间距需严格匹配。具体而言,当采灌量为30 m3/h时,井间距需大于300 m才能确保系统在100 a运行周期内不发生热突破;采灌量分别为40、60、80、100、120 m3/h时,所需合理井间距也需相应增大至350、400、450、500、550 m。