本發(fā)明涉及地?zé)衢_發(fā)，具體為一種深部碳酸鹽巖地?zé)醿?chǔ)層多場(chǎng)耦合換熱機(jī)制數(shù)值模擬方法。

背景技術(shù)：

1、深部碳酸鹽巖地?zé)醿?chǔ)層具有豐富的儲(chǔ)熱能力，成為開發(fā)地?zé)豳Y源的重要目標(biāo)。然而，傳統(tǒng)的地?zé)衢_發(fā)技術(shù)主要集中在淺層地?zé)嵯到y(tǒng)，深部碳酸鹽巖地?zé)醿?chǔ)層由于其復(fù)雜的地質(zhì)條件和多物理場(chǎng)耦合特性，開發(fā)難度較大。現(xiàn)有技術(shù)多采用簡(jiǎn)化的模型來描述地?zé)醿?chǔ)層的熱流行為，但由于未能充分考慮地層中的裂隙擴(kuò)展、化學(xué)反應(yīng)及多場(chǎng)耦合效應(yīng)，通常導(dǎo)致模型精度不足，無法有效預(yù)測(cè)和控制地?zé)衢_采過程中的熱流場(chǎng)變化。這限制了深部碳酸鹽巖地?zé)豳Y源的高效利用和進(jìn)一步開發(fā)。

2、現(xiàn)有技術(shù)中的，公開號(hào)為cn115310329a，名稱為一種地?zé)醿?chǔ)層多場(chǎng)耦合數(shù)值模擬方法；包括以下步驟：步驟1，基礎(chǔ)地質(zhì)研究；步驟2，熱儲(chǔ)特征研究；步驟3，三維地質(zhì)模型構(gòu)建；步驟4，初始關(guān)鍵參數(shù)確定；步驟5，數(shù)學(xué)模型的建立；步驟6，熱儲(chǔ)層開發(fā)利用的方案優(yōu)化。該方法基于項(xiàng)目區(qū)地質(zhì)構(gòu)造、完鉆資料建立的地質(zhì)模型，搭建水熱型開發(fā)熱儲(chǔ)多場(chǎng)耦合數(shù)學(xué)模型，模擬大規(guī)模采灌條件下各參數(shù)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，從而優(yōu)化項(xiàng)目區(qū)地?zé)衢_發(fā)采灌運(yùn)行參數(shù)，并為其他區(qū)域地?zé)衢_發(fā)提供指導(dǎo)性建議。

3、針對(duì)深部碳酸鹽巖地?zé)醿?chǔ)層，現(xiàn)有技術(shù)主要存在以下不足之處：缺乏對(duì)多場(chǎng)耦合效應(yīng)的綜合考慮，尤其是在裂隙擴(kuò)展與熱流耦合變化方面，多數(shù)研究未能提供精準(zhǔn)的模擬方法。此外，對(duì)于裂隙擴(kuò)展的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)及其對(duì)地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)估，傳統(tǒng)方法往往依賴于離散的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和簡(jiǎn)單的模擬手段，導(dǎo)致預(yù)測(cè)結(jié)果的可靠性和實(shí)用性不高；

4、在上述背景技術(shù)部分公開的上述信息僅用于加強(qiáng)對(duì)本公開的背景的理解，因此它可以包括不構(gòu)成對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的現(xiàn)有技術(shù)的信息。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種深部碳酸鹽巖地?zé)醿?chǔ)層多場(chǎng)耦合換熱機(jī)制數(shù)值模擬方法，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

3、一種深部碳酸鹽巖地?zé)醿?chǔ)層多場(chǎng)耦合換熱機(jī)制數(shù)值模擬方法，具體步驟包括：

4、步驟s1：獲取目標(biāo)地?zé)釁^(qū)域的地質(zhì)三維模型，并針對(duì)地質(zhì)三維模型中的若干目標(biāo)裂隙進(jìn)行標(biāo)記；

5、基于該地質(zhì)三維模型上的若干目標(biāo)裂隙，在目標(biāo)地?zé)釁^(qū)域內(nèi)布設(shè)微地震監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)目標(biāo)地?zé)釁^(qū)域在地?zé)衢_發(fā)過程中發(fā)生的若干個(gè)微地震事件，并收集相關(guān)的初步微地震事件數(shù)據(jù)，初步微地震事件數(shù)據(jù)包括但不限于每個(gè)微地震事件的時(shí)間估計(jì)、空間坐標(biāo)估計(jì)點(diǎn)、震級(jí)估計(jì)值和震源機(jī)制估計(jì)信息；

6、步驟s2：利用地震事件定位算法對(duì)采集的初步微地震事件數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，從而精確確定每個(gè)微地震事件的時(shí)間、空間坐標(biāo)、震源機(jī)制和震級(jí)；

7、基于每個(gè)微地震事件的空間坐標(biāo)，確定每個(gè)微地震事件的關(guān)聯(lián)影響區(qū)域，并確定關(guān)聯(lián)影響區(qū)域內(nèi)的目標(biāo)裂隙；

8、步驟s3：提取每個(gè)微地震事件的震相特征，震相特征包括p波和s波的傳播時(shí)間、振幅和頻率；

9、基于每個(gè)微地震事件的震相特征，并利用有限元法構(gòu)建裂隙擴(kuò)展的數(shù)學(xué)模型，該數(shù)學(xué)模型用于分析目標(biāo)地?zé)釁^(qū)域內(nèi)若干目標(biāo)裂隙的擴(kuò)展方向及活動(dòng)強(qiáng)度，從而得到每個(gè)目標(biāo)裂隙的預(yù)測(cè)裂隙；

10、步驟s4：獲取目標(biāo)地?zé)釁^(qū)域的多場(chǎng)耦合模型，該多場(chǎng)耦合模型用于模擬深部碳酸鹽巖地?zé)醿?chǔ)層內(nèi)的熱傳導(dǎo)、流體流動(dòng)、固體變形及化學(xué)反應(yīng)過程，并最終得到目標(biāo)地?zé)釁^(qū)域中每個(gè)關(guān)聯(lián)影響區(qū)域的熱流場(chǎng)數(shù)據(jù)；

11、步驟s5：獲取目標(biāo)地?zé)釁^(qū)域中每個(gè)關(guān)聯(lián)影響區(qū)域的熱流場(chǎng)數(shù)據(jù)，并將關(guān)聯(lián)影響區(qū)域中每個(gè)目標(biāo)裂隙的預(yù)測(cè)裂隙導(dǎo)入多場(chǎng)耦合模型中進(jìn)行單獨(dú)模擬，得到每個(gè)關(guān)聯(lián)影響區(qū)域的熱流場(chǎng)變化數(shù)據(jù)，并對(duì)每個(gè)關(guān)聯(lián)影響區(qū)域的熱流場(chǎng)變化數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，計(jì)算影響系數(shù)，該影響系數(shù)用于評(píng)估不同裂隙擴(kuò)展情形下熱流場(chǎng)的變化程度，最終得到每一關(guān)聯(lián)影響區(qū)域的熱流場(chǎng)變化評(píng)估結(jié)果；

12、步驟s6：基于每個(gè)關(guān)聯(lián)影響區(qū)域內(nèi)計(jì)算的震級(jí)和各目標(biāo)裂隙的預(yù)測(cè)裂隙，通過熱流場(chǎng)變化評(píng)估結(jié)果，針對(duì)每個(gè)目標(biāo)裂隙的地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)和熱流場(chǎng)變化狀態(tài)，制定相應(yīng)的管理與調(diào)整策略，以有效控制地?zé)醿?chǔ)層的熱流。

13、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：通過使用地質(zhì)三維模型和微地震監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，提高了裂隙動(dòng)態(tài)變化的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)能力；通過地震事件定位算法和有限元方法，能準(zhǔn)確模擬裂隙擴(kuò)展方向和活動(dòng)強(qiáng)度，評(píng)估熱流場(chǎng)變化；這一方法有效整合了熱傳導(dǎo)、流體流動(dòng)、固體變形和化學(xué)反應(yīng)的多場(chǎng)耦合效應(yīng)，大幅度提升了對(duì)深部碳酸鹽巖地?zé)醿?chǔ)層熱流的控制能力；此外，通過計(jì)算影響系數(shù)并制定管理策略，能顯著降低由于地?zé)衢_發(fā)引起的潛在地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)，優(yōu)化地?zé)豳Y源開發(fā)與利用水平，對(duì)于深部碳酸鹽巖地?zé)豳Y源安全、高效、經(jīng)濟(jì)開發(fā)具有重要的科學(xué)價(jià)值和實(shí)踐意義。

技術(shù)特征：

1.一種深部碳酸鹽巖地?zé)醿?chǔ)層多場(chǎng)耦合換熱機(jī)制數(shù)值模擬方法，其特征在于，具體步驟包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種深部碳酸鹽巖地?zé)醿?chǔ)層多場(chǎng)耦合換熱機(jī)制數(shù)值模擬方法，其特征在于：對(duì)地質(zhì)三維模型中的若干目標(biāo)裂隙進(jìn)行標(biāo)記，具體包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種深部碳酸鹽巖地?zé)醿?chǔ)層多場(chǎng)耦合換熱機(jī)制數(shù)值模擬方法，其特征在于：利用地震事件定位算法對(duì)采集的初步微地震事件數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，從而精確確定每個(gè)微地震事件的時(shí)間、空間坐標(biāo)、震源機(jī)制和震級(jí)，具體包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種深部碳酸鹽巖地?zé)醿?chǔ)層多場(chǎng)耦合換熱機(jī)制數(shù)值模擬方法，其特征在于：構(gòu)建裂隙擴(kuò)展的數(shù)學(xué)模型，從而得到每個(gè)目標(biāo)裂隙的預(yù)測(cè)裂隙，具體包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種深部碳酸鹽巖地?zé)醿?chǔ)層多場(chǎng)耦合換熱機(jī)制數(shù)值模擬方法，其特征在于：將提取的震相特征與目標(biāo)裂隙的應(yīng)力狀態(tài)和流體壓力狀態(tài)相結(jié)合，作為裂隙擴(kuò)展數(shù)學(xué)模型的輸入?yún)?shù)，以用于描述裂隙擴(kuò)展的初始和邊界條件；

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種深部碳酸鹽巖地?zé)醿?chǔ)層多場(chǎng)耦合換熱機(jī)制數(shù)值模擬方法，其特征在于：根據(jù)多場(chǎng)耦合模型的結(jié)果，評(píng)估目標(biāo)地?zé)釁^(qū)域中每個(gè)關(guān)聯(lián)影響區(qū)域的熱流場(chǎng)數(shù)據(jù)；

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種深部碳酸鹽巖地?zé)醿?chǔ)層多場(chǎng)耦合換熱機(jī)制數(shù)值模擬方法，其特征在于：將每個(gè)目標(biāo)裂隙的預(yù)測(cè)裂隙導(dǎo)入多場(chǎng)耦合模型中進(jìn)行模擬，得到每個(gè)關(guān)聯(lián)影響區(qū)域的熱流場(chǎng)變化數(shù)據(jù)，將第j個(gè)微地震事件所對(duì)應(yīng)關(guān)聯(lián)影響區(qū)域的熱流密度、熱導(dǎo)率、熱儲(chǔ)量和熱回采率的變化值分別表示為、、、；

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種深部碳酸鹽巖地?zé)醿?chǔ)層多場(chǎng)耦合換熱機(jī)制數(shù)值模擬方法，其特征在于：針對(duì)每個(gè)目標(biāo)裂隙的地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)和熱流場(chǎng)變化狀態(tài)，制定相應(yīng)的管理與調(diào)整策略，具體包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種深部碳酸鹽巖地?zé)醿?chǔ)層多場(chǎng)耦合換熱機(jī)制數(shù)值模擬方法，涉及地?zé)衢_發(fā)技術(shù)領(lǐng)域，本發(fā)明通過使用地質(zhì)三維模型和微地震監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，提高了裂隙動(dòng)態(tài)變化的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)能力；通過地震事件定位算法和有限元方法，能準(zhǔn)確模擬裂隙擴(kuò)展方向和活動(dòng)強(qiáng)度，評(píng)估熱流場(chǎng)變化；這一方法有效整合了熱傳導(dǎo)、流體流動(dòng)、固體變形和化學(xué)反應(yīng)的多場(chǎng)耦合效應(yīng)，大幅度提升了對(duì)深部碳酸鹽巖地?zé)醿?chǔ)層熱流的控制能力；此外，通過計(jì)算影響系數(shù)并制定管理策略，能顯著降低由于地?zé)衢_發(fā)引起的潛在地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)，優(yōu)化地?zé)豳Y源開發(fā)與利用水平，對(duì)于深部碳酸鹽巖地?zé)豳Y源安全、高效、經(jīng)濟(jì)開發(fā)具有重要的科學(xué)價(jià)值和實(shí)踐意義。

技術(shù)研發(fā)人員：李鵬,劉巖,苗勝軍,蔡美峰,孫佳秋,席迅,任奮華,黃正均,湯辰昱
受保護(hù)的技術(shù)使用者：北京科技大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/4/24