【摘 要】
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能源和环境是人类社会可持续发展的关键性制约因素。地热能由于清洁、运行稳定和空间分布广泛等优点,已成为世界各国重点研究开发的新能源。岩热型地热资源是赋存于固体岩石中的地热资源,增强型地热系统（Enhanced Geothermal System,EGS）是岩热型地热资源的有效开发方式。EGS开发过程中提热流体通过注入井进入热储层,沿着裂隙运动,并与储层裂隙网络中的岩石发生热交换,从生产井中提取高温流
【基金项目】
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政府间国际科技创新合作重点项目:干热岩储层建造与地热能可持续开发研究（2018YFE0111300）； 吉林省科技发展计划项目:东北寒区深部地热资源供暖利用示范研究（20200403147SF）； 河北省煤田地质局第二地质队院士工作站和院士合作重点单位建设（205A4101H）； 干热岩热能单井取
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能源和环境是人类社会可持续发展的关键性制约因素。地热能由于清洁、运行稳定和空间分布广泛等优点,已成为世界各国重点研究开发的新能源。岩热型地热资源是赋存于固体岩石中的地热资源,增强型地热系统（Enhanced Geothermal System,EGS）是岩热型地热资源的有效开发方式。EGS开发过程中提热流体通过注入井进入热储层,沿着裂隙运动,并与储层裂隙网络中的岩石发生热交换,从生产井中提取高温流体用于发电和综合利用。注采水体注入后与高温热储岩体发生水-岩相互作用,引起矿物溶解或沉淀现象,从而引起储层孔隙度和渗透性的变化,改变系统的生产能力,影响地热能开发。基于上述问题,本文以河北马头营凸起区高温热储为研究对象,采集当地馆陶组地层水与海水作为注采水体,进行室内静态水-岩相互作用实验定性判断矿物的溶沉趋势;在静态水-岩实验基础上,利用PHREEQC进行逆向模拟对静态实验矿物溶沉结果进行补充,并定量确定矿物的溶解沉淀反应量;将地层水作为注采水体开展室内岩心流动实验,得到岩柱渗透率及反应后地层水水化学组分变化趋势;在岩心流动实验基础上,利用TOUGHREACT建立反应性溶质运移模型,拟合实验渗透率及水化学组分变化趋势,校正水-岩相互作用岩心流动实验概念模型中的参数;以河北马头营凸起区高温地热储层为研究对象,建立水-岩相互作用一维场地流动模型,依据静态水-岩实验和逆向模拟结果设计地层水、海水与处理后海水三种注采水体方案,在校正参数的基础上开展不同时间尺度、不同注采水体条件下水-岩相互作用的正向数值模拟,研究储层矿物的变化趋势、孔隙度和渗透率变化趋势,提出适合该地区增强型地热系统的注采水体方案。本次研究得到的主要认识如下:（1）水-岩相互作用室内静态实验结果表明:马头营区地层水与储层岩样相互作用后,发生了长石先溶解后沉淀、白云石溶解、绿泥石与方解石沉淀反应;渤海海水与储层岩样发生水-岩相互作用后,发生了长石先溶解后沉淀、方解石沉淀与大量沸石沉淀反应;水-岩相互作用室内静态实验逆向模拟,补充实验结果显示:地层水与储层岩石进行水-岩相互作用后发生了石英、钾长石、白云石和钙长石的溶解并形成了绿泥石、高岭石和方解石沉淀;海水与储层岩石发生反应后,发生了钠长石、钙长石溶解并形成高岭石和沸石沉淀。（2）水-岩相互作用岩心流动实验结果表明:岩柱渗透率呈增加趋势,钾长石始终处于微弱沉淀状态,斜长石中钠长石部分始终处于溶解状态,绿泥石或白云石在实验期间处于大量溶解状态,0至35天白云石溶解释放到溶液中的Ca2+参与了方解石的沉淀,35天之后反应水样中的Ca2+开始参与方解石的沉淀;岩样中各硅酸岩矿物溶解后释放的Si O2仅在反应溶液中带走小部分,大部分以石英或者生成其他硅酸盐矿物的形式存在。（3）水-岩相互作用一维场地流动模型显示:三种注采水体方案中,海水反应至10年,局部最低孔隙度由0.1降为0.03989,局部最低渗透率由1×10-13m~2降为0.678×10-13m~2,且有大量沸石矿物沉淀生成;处理过的海水反应10年后局部最低孔隙度为0.06207,渗透率降为0.797×10-13m~2,主要沉淀矿物为沸石,沉淀矿物种类单一且出现在注入井井口,方便后期EGS解堵工作进行;地层水反应10年后局部最低孔隙度为0.07168,渗透率降为0.849×10-13m~2,沉淀矿物为方解石和斜长石,方解石主要出现在注入井附近,斜长石主要出现在远离注入井的位置。（4）注采水体方案分析:海水不适合作为注采水体,处理后海水（海水去除Na+与Cl-各600mmol/L）作为注采水体方便后续解堵工作进行,地层水作为注采水体储层孔隙度减小最弱,系统生产能力和提热效率最高。
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