杜 利，趙 磊，喬 勇，聶法健，劉浩成

(1.中國石化新星公司新能源研究院，河南 鄭州 450000； 2.長江大學(xué)石油工程學(xué)院，武漢 蔡甸 430100)

地?zé)豳Y源是世界第三大清潔能源，其開發(fā)與有效利用對我國節(jié)能減排具有重要意義[1-2]。回灌技術(shù)為開采地?zé)豳Y源的一種重要措施，能夠緩解地下水位下降速度，提高地?zé)豳Y源的利用率，已經(jīng)被用于開采裂縫熱儲儲層的地?zé)豳Y源[3-5]?；毓嗔黧w在裂縫熱儲中滲流過程和規(guī)律復(fù)雜，滲流受到多種因素影響，如基質(zhì)滲透率和孔隙度、裂縫方位等?；毓嗨绾卧诹芽p中滲流及回灌水的注入方向和注入速度對回灌水的微觀滲流規(guī)律影響如何，對裂縫熱儲的回灌開發(fā)具有重要影響。室內(nèi)巖心流動實驗方法被常用于研究分析流體在孔隙介質(zhì)和裂縫介質(zhì)中流動規(guī)律，然而，裂縫熱儲天然巖心不好獲取，同時巖心不具有可視化特征，不能很好直觀的分析回灌水的微觀滲流規(guī)律和波及特征。因此，本文采用染色示蹤技術(shù)方法，利用圖像處理軟件定量分析裂縫熱儲回灌水的波及面積?；诹黧w在熱儲中的波及范圍指標(biāo)，研究了裂縫方位和注入速度對裂縫熱儲回灌水的微觀滲流規(guī)律影響，為合理高效開發(fā)裂縫熱儲提供理論支持。

1 試驗部分

1.1 試驗材料與儀器

(1)試驗材料：亞甲基藍溶液，蒸餾水(實驗室自制)，地層水，無水乙醇。

(2)試驗儀器：4cm×4cm的可視化微觀刻蝕模型，烘箱，ISCO恒壓恒速泵，Sartorius精密電子天平，循環(huán)水式多用真空泵。

1.2 試驗方法

1.2.1 注入方向與裂縫夾角對波及面積的影響

模擬回灌措施，研究不同裂縫方向下回灌水的宏觀滲流規(guī)律及溫度場分布特征。本次實驗將從注入方向來研究回灌水在裂縫中的流動走向，探討其滲流規(guī)律。首先配制有效含量為1%的亞甲基藍溶液，其次以不同的注入方向(與裂縫夾角0°、45°和90°)注入可視化微觀刻蝕模型，利用高清攝像機錄制回灌水的流動過程，分析回灌水與裂縫發(fā)育角度對回灌水微觀滲流規(guī)律影響。

1.2.2 不同注入速度對波及面積的影響

模擬回灌措施，研究不同注入速度下回灌水滲流規(guī)律及溫度分布場特征。本次實驗將從注入速度方面來研究回灌水在裂縫中的流動走向，探討其規(guī)律。首先配置有效含量為1%的亞甲基藍溶液，其次以不同的注入速度(0.01mL/min、0.02mL/min、0.04mL/min)按照同一裂縫角度注入可視化微觀刻蝕模型，利用高清攝相機錄制回灌水的流動過程，分析回灌水與注入速度對回灌水微觀滲流規(guī)律的影響。

2 結(jié)果與討論

回灌水的滲流受到多種因素的影響，本文中采取單一變量法，研究了注入方向與裂縫夾角對回灌水波及面積的影響，還研究了不同注入速度對回灌水波及面積的影響。

2.1 裂縫方位對回灌水在微觀刻蝕模型中滲流波及面積的影響研究

調(diào)整注入方向，使注入方向與裂縫夾角成0°，45°，90°，以0.01mL/min向微觀刻蝕模型中注入回灌水，利用高清攝像機進行拍攝，再使用Adobe photoshop cc 與image pro進行圖像處理，如圖1所示。

圖1 不同注入方向與裂縫夾角對回灌水波及面積影響

由圖1可知隨著注入方向與裂縫夾角增加，回灌水無法沿優(yōu)勢通道滲流突進，水竄因素減弱，從而使得回灌水的波及面積增加。因此，基于以上的原因，增加注入方向與裂縫的夾角，可以有效提高回灌水的波及面積。

2.2 注入速度對回灌水在微觀刻蝕模型中滲流波及面積的影響研究

調(diào)節(jié)注入速度，以0.01mL/min、0.02mL/min、0.04mL/min的速度向同一角度微觀刻蝕模型的裂縫注入，利用高清攝像機進行拍攝，再使用Adobe photoshop cc 與image pro進行圖像處理，如圖2至圖4所示。根據(jù)不同注入速度和裂縫方位下的回灌水的波及面積情況，如圖5所示。

(1)注入方向與裂縫夾角：0°

(2)注入方向與裂縫夾角：45°

圖3 不同注入速度下對回灌水波及面積影響(注入方向與裂縫夾角45°)

(3)注入方向與裂縫夾角：90°

圖4 不同注入速度下對回灌水波及面積影響(注入方向與裂縫夾角90°)

同一裂縫方位時，提高回灌水的回灌速度，可以增加其波及面積。在裂縫方位為0°與45°時，提高回灌速度由0.01mL/min至0.02mL/min時，兩者波及面積提高幅度較大；但由0.02mL/min至0.04mL/min時，波及面積提升并不明顯。而裂縫方位為90°時，提高回灌速度由0.01mL/min至0.02mL/min時，波及面積變化并不明顯，而回灌速度由0.02mL/min至0.04mL/min時，回灌水的波及面有大幅度提升。由此可以推斷，當(dāng)回灌水注入方向與裂縫夾角為0°與45°時，回灌井與開采井的直線距離與地層中的優(yōu)勢通道對其影響較大，當(dāng)回灌水的速度達到一定量時，提升回灌水的注入度已經(jīng)無法顯著的提升回灌水在地層的波及面積。當(dāng)回灌水注入方向與裂縫夾角為90°時，由于回灌水不在受到優(yōu)勢通道的影響，回灌水的流速成為影響波及面積的最大因素。

圖5 不同注入速度與裂縫方位的波及面積

3 結(jié)論

(1)隨著地?zé)峄毓嗨淖⑷敕较蚺c地層中裂縫的夾角增加，回灌水無法由裂縫形成的優(yōu)勢通道處突進，從而增大了回灌水的波及面積，水竄因素減弱，很大程度上減小了波及面積的損失。

(2)地?zé)峄毓嗨诓桓淖冏⑷敕较蚺c裂縫形成的夾角時，隨著注入速度的提高，回灌水的波及面積有明顯提高，當(dāng)回灌水注入方向與裂縫夾角90°時，回灌水的波及面積最大且效果最好。

(3)當(dāng)回灌水注入方向與裂縫夾角為0°與45°時，回灌井與開采井的直線距離與地層中的優(yōu)勢通道對其影響較大，當(dāng)回灌水的速度達到一定量時，提升回灌水的注入度已經(jīng)無法顯著的提升回灌水在地層的波及面積。當(dāng)當(dāng)回灌水注入方向與裂縫夾角為90°時，由于回灌水不在受到優(yōu)勢通道的影響，回灌水的流速成為影響波及面積的最大因素。在裂縫與注入方向的夾角較大時，回灌井與開采井的距離對回灌水的熱突破起到的因素已經(jīng)小于提高流速所產(chǎn)生的影響因素。