抽象性
评估自波波水库特征的实用性时, 我们使用多Ag-AgCl电极持续SP监控SP变化与流水相关压力变化的观察比显示原创宿主岩石与断裂岩区域行为不同特征行为与断裂水槽特异性预测 MINC电动现象数值模拟SP变化对压力变化之比的半块显示从中间时间递增向晚时稳定趋势的明显过渡,这表明断裂区和矩阵区间压力均衡所需时间约800秒断裂间距估计几米假设数微深(10米)。-18m2矩阵区域渗透性,这与地质和水文观测一致
开工导 言
地热水库常见诸断裂岩层,否则这些岩层几乎密不可分。骨折作用为地热流水管道,相对低渗透性国家岩石提供水库存储容量中断间距(故障/断裂/联想)显然是通过裂变岩石流水数学描述中的一个重要参数除大故障区外,间距(间距)是单个建模所必备 中断度通常小于水库维度 )裂变岩石质量可视同中间长度连续体 )使用 [一号..
系统连续描述由所谓的“双败模型”(例如,[2,3骨折和多孔矩阵块被视为两个分离但重叠的contua这种方法在地热水库工程方面作用有限,主要原因是使用分析近似法对两个contua之间的大规模和能量交换Prusess和Narasimhan4开发多交互contua模型 避免估计断裂区和矩阵区间质量和能量交换的困难MINC方法成功应用来解释,例如,异常enthy5万事通水井钻入断裂水池并抽取流水时,稳定流水排出物的常异常高-有时水井单排蒸汽,即使水库最初装满几乎液水Pritchett和Garg一号显示两个时间常量为关键参数分辨断裂水库双相流:压力均衡所需时间 和温度均衡 断裂区和矩阵区间,两者均与断裂间距平方形成比例 )
冷水注入地热水库问题中,破碎水库中的冷水提升即表示二流介质与水库大不相同,水库可表示等效多孔介质断裂水库冷水沿断裂带推进,从邻近岩石矩阵中逐步提取热量,最终到达生产井如果有代表性时间尺度 短于 冷水到那时尚未完全加热,从而对下降流纹物热恢复产生意外效果要想从矩阵岩石中实现更完全热恢复,我们需要降低注入率,以便代用时间比代用时间长到足够长 (例如,[6,7))
极需知道时间常量 并 预预测二相流行为和/或断裂地热水池冷水提升石度和普里切特8扩展所谓的EKP后台处理器九九应用到MINC介质表示断裂水池并用扩展 EKP后处理器进行压力瞬态模拟并计算出相关“自能瞬态”,并显示自能瞬态中相竞式“fraced/MIC”和同质水库描述比压力瞬态大得多差他们表示,连续压力和SP测量合二为一,可提供一种方法,使断裂地热水库更清晰特征化。预测启发我们在日本Kamaishi矿进行流测试
与钻孔流测试相联的自潜力观察现已在不同领域展开(例如,[13-17))包括SP观测地下水层液压特征SP信号补充对数观察,用于估计含水层的传递性(例如,[18号-21号))
在当前研究中,我们侧重于断裂水库特征描述优先,SP瞬态信号预期断裂水库解释依据数值模拟结果8,10s从Kamaishi矿实验中获取的数据描述并讨论数据判读
二叉SP断裂存储器瞬态
2.1.电动叠加
流体穿透多孔介质将生成电流路径上电子潜在梯度(即电动或流水潜能值),即移动孔流与孔面电双层交互作用过程被称为电动联动电流密度之间的泛型关系 流体体积通量 和电源潜在梯度 孔压梯度 强军 何地 系词性系数(例如,[22号))右手边第一学期一号)代表Ohm法则第二学期2)代表达西法则交叉化条件 并 系数表示电动效果 Onsagar对等关系详情见此特殊题教程(Jounioux和Ishido,本题)。
基于毛细模型,上述系数可写作如下(例如,[20码: 去哪儿 渗透性 液相电容性 eta-potenti =液/气双相流的“电相对渗透性”,G级=校正因子小于整齐度,只有当液压半径与电量双层厚度相似时 =quosity ) 液相粘度 =孔流体电传性(双相混合) 液压半径孔径和孔径等值 =表面传导
方程分解一号描述总流密度,由拖动(对流)当前密度组成 电流传导电流传导电流密度 因电导正因如此 去哪儿
缺外部流源 ,so from5) 方程分解7表示电流源显示电源
平面密度相同区域 ),7)可写成 去哪儿 流出潜在系数称作流出单级流(和流出单级流) ) 孔压力变化发生在有限同质体积内时, (流出潜力)和(流出潜力) ) (压强)压倒性
2.2.EKP后处理器
交叉化术语2或安全忽略典型地理环境 单达西法则可用模拟液压问题免用解决一号)和(b)2并发后处理器后可用计算拖动电流 )不稳热水库模拟结果
EKP后缀处理器九九,23号模拟二步流程下流电源第一计算分布 并 水库模拟计算使用相同的空间网格(下文称RSV网格)。后处理器计算电源潜力 通过解析Poisson方程分布7内有限异差网格通常比RSV网格大得多(后称SP网格)。
SP网格重叠部分由RSV网格直接从RSV网格值获取导电分布SP网格内其他地方电传分布由用户指定并不变时间潜在边界条件通常为零正常梯度(Neumann条件)地表(上层)和零潜力(Drichlet条件)沿SP网格底侧和垂直端方程分解7数字解析使用高斯-Seidel迭代程序,包括间歇自动优化过松动因子
2.3MINC媒体拖动流模型
石道和普里切特模式8被采用计算MINC介质中拖动当前密度4等值如下: 带 去哪儿 =总拖动当前密度向量 =因断裂带特效而拖动电流密度 =拖动当前密度因矩阵区域特效 =断裂区积分/总积分, 表示断裂带条件并下标 表示矩阵区域条件平均值8详细细节)详细描述SP连续注入的瞬态 先为MIC双浮介质 后为水库模型 计及单个骨折和井眼显示SP特征行为由第一个模型预测
2.4.压力和SPMIC媒体瞬态
石度和普里切特8执行二维垂直横向水库模型压力瞬态模拟构造由双溢介质表示,属性如下:全局渗透性 m2断裂区音量分数 断裂带孔隙度 矩阵区域漏洞度 矩阵区域渗透性 m2断裂间距 : m.当前参数设置断裂带渗透性 m2由断裂区10%积分断裂余量90%假设为不可渗透岩石矩阵 ) 时间需求 压力均衡断裂矩阵区域为~104秒 全系统(流体加岩石)压缩性初始热动状态均匀化(温度=200摄氏度和压力=10兆帕)。对应SP计算图一号水库流体NACl浓度假设为0.02 mol/L 假设为0.03s/m
(a)
(b)
图1(a)显示半数块压力变化和SP连续注入时为0.5吨/米水库厚度压力瞬移靠近注入水井显示典型双波介质行为晚时斜坡开发后,矩阵区域内压力均衡所需时间 已经过期 。
SP瞬态展览三段拖动流通过矩阵区域早期贡献小点(最高~0.01天),因此斜度比晚点小小点(晚点~0.1天后) =0.1中间时间,SP快速变化,矩阵区域更多参与时间问题 中时和晚时半句直线交叉点可清晰识别一号观察点不定位于井眼内,而是~5米距离注入井原因是,在开洞中,井眼内SP变化不显示图中显示的典型行为一号自矩阵区域压力同井口压力并发 甚至在早期接近井口下一节将解释此题目2.5)
图1(b)显示SP变化对压力变化之比图显示结果1(a).等效多孔介质关系10)满足整个周期并产生近常数比在此图中,双溢式和等值多孔介质行为之差更加明显和时间 比图中显示的SP变化图本身更加清晰1(a).变平图额外优势是,在实境中,压力瞬态数据受沙面流率波动影响,因此往往难以辨别图中显示的三大段1(a).相形之下,SP变化与压力变化之比对流率波动不敏感,因此压力和SP测量组合预期能提供更强可靠水库骨折特征技术
2.5近场效果
上一节描述计算时,不考虑钻孔周围的“近场”特效石田等[10建水库模型处理钻孔和单片骨折,而不是使用MIC双孔表示法2)模型轴宽8米宽,水平范围为1千米(弧度)。5平面横向骨折交叉井口沿对称轴2)完全精细块间距被采行近井(弧度为0.075米)以表示井壳离断裂带近宿主岩石区使用小块间距解决高电位梯度问题此处只解释开洞案例结果见[10served水井结果
构造属性为:断裂带渗透性 m2断裂带厚度 = 0.01m,断裂带孔隙度 宿主岩孔度 宿主岩石渗透性 m2断裂间距 : m.时间需求 压力均衡断裂和宿主岩石区间为~500秒初始热动状态均匀化(温度=45摄氏度和压力=10兆帕)。流水生成井口常压缩减1兆帕储油层液浓度假设为0.005 mol/L,流出潜在系数在整个断裂和宿主岩区均匀
开口孔实例中SP变化将由安装在井眼内电极测量2)计算后SP变化对压力变化之比按时间函数绘制3)as图3显示时开放比几乎不变,这与图中显示的“等值多孔介质”行为相似1(b)不显示特征分解水库行为
光带流潜在系数小于外矩阵区域时,图图图显示典型双溢行为3)SP变换波段与无皮带电极位置无关,但在矩阵区域电极变换小点图折线显示的皮带变换3.
图中3并显示(红色)表示水库由MIC双浮介质表示sp/presse变化比显示相似行为这是因为EKP后处理器当前用MINC介质计算SP时 产生骨折和矩阵区域“平均”潜力
图4显示断裂区和矩阵区开口区空间分布的微镜潜在系数乘以局部压力变化沿开口洞墙,断裂区和矩阵区局部压力等同井口压力,因此这两个区微镜潜力汇合时钻孔接近正因如此SP变化与井内压力变化成正比开口电流不导出矩阵区域,而大压梯度保留在皮带内井内SP变化完全由断裂带拖流导出, 早期产生小SP变化级
3级卡迈希矿场实验
Kamaishi矿原为日本最大矿场之一,自1857年以来130多年以来生产铜铁矿(见图集集)5建址)这一期间开采的矿石总量约7千万吨长达140千米的画廊主要用硬石制作,硬石包括北卡米悬浮粒石、中佐粒入侵和在入侵接触时形成的石矿近20多年来,矿区从采矿向地下研究场多样化开发新的地质地球物理研究方法,以及岩石机械学、水文学等技术(例如,[24码))本节描述实验引导横向井流水,在断裂区和宿主岩石矩阵区沿整个井口引起压力扰动
3.1.轮廓测量
流测试以及压力和SP测量两个开口孔(KF-1和KF-3),从一层墙近横向钻入周围粒度体(两口井都从横向平面通道方向~15度钻入方向图显示5)水井均保持五条关闭状态的稳定压力,这样水流测试可以简单开关井口阀门方式进行。2005年和2006年初步实验后25码.2007年,我们安装了十二口自定义二叉电路26..
为了减少电极测量流效应,每个银屏电极安装在一个容器内,由硬塑料管组成,上下游端分别闭合开口(通过海绵)(图示)。6)电极和引用之间的电压(图显示其位置)5并记录两口水井的压力流率 与两个数据登录器CR5000水井KF-1和KF-3的阀门操作自动控制,所有测量设备都由几部汽车电池提供电源,这些电池在维护时完全充电一单元实验两天内完成KF-1第一天开放一小时后,KF-3第二天开放一小时2007年4月至6月,我们用各种开关尽可能多地重复这一程序
图中显示测试结果实例7.图中7(a)KF-15月13日流出时显示实验结果两口水井通过渗透性断裂连接,KF3压力也大幅下降与降压对应的SP水井KF-1和KF-3增加数毫伏关于通道楼层SP变化问题,它们的外观限制在离断裂带近5米的间距内仅电极三次27、28和295显示几毫伏尔特下降并增加7数据号27和29显示重大修改和数据号25显示微小波动图中7(b)kF34月24日流出时显示实验结果SP类变化与KF-1流出时相似
(a)
(b)
图中显示7水井中安装的一些电极显示流起停时像钉子一样的变化,这些变化似乎与突然流速变化相关并影响连续SP变化即KF3和KF1测算数据与KF1流和KF3流相对应,据认为对电极流效应的影响较小下一节显示KF-1开关三次KF-1观察(70%)4月23日、5月3日、5月13日和3KF-1开关KF-3开关(70%)4月24日、5月4日和5月14日一小时4月24日和5月13日实验数据与图显示数据相同7.
3.2结果
图8显示四种电极中的三种记录(单秒采样区间)KF-3(观察井)与KF-1开关相关4月23日、5月3日和5月13日从图中可以看出,三种记录之间的差异不小于压力和流速历史的差异,但总体趋势对SP变化都相当可复制( ++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++P级)SP/QQP级与流出潜在系数对应,估计后期记录中约-10mV/MPa上百秒内QSP/QQP级快速从初始值约20mV/MPa下降至~10mV/MPa快速变化被认为是由(1)流启动电德流引起的,这些电德流水井小,但与早期小信号相比不可忽略;(2)阀门开关前评估SP值时的不确定性通常从阀门开关前25分钟至15分钟间平均值判定SP值图中九九显示使用平均静态值和瞬时静态值对结果的比较双曲线间差相对小化 即使是百秒以上前数例举图显示4月24日实验7下拉小压流启动前10分钟发生,由自动控井口阀门微开放引起,电源提供操作准备遇此情况,SP中断时间从流程启动前10分钟 和两个结果之差与瞬时判定的“静态”值 和平均数 +++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++SP修改值保持在~1mV以下,但这些不确定性很容易带入QSP/QP级值.免去前百秒#SP/##P级块下文讨论
(a)
(b)
图中九九并10SP/QQP级绘制时函数对数图10显示选择电极记录三次KF-3观察左转三次KF-1观察右转三次KF-1观察从图中可以看出,KF-3观测结果完全可复制三种不同行为被识别:前一种显示稳定或小小下降趋势,指宿主岩石带无渗透性骨折电极14和no后一显示渗透性骨折附近电极观测趋势上升18和号第三位显示早期高数值并下降趋势 后~400秒观察最浅电极号23码
(a)
(b)
与KF-3观察相反,可复制性对KF-1观察不利。主要是因为除浅电极号外所有电极显示约300至400秒移位(相当于~1mV正SP变化)。十二分一二评分V形变化显示三维观察中所有电极约300-400秒地道底层安装电极时没有出现这种变换或快速变换(8电极nos发生时间与一天时间无关(第一、二和三日时间为4月2420:40,5月4日12:08和5月14日3:35),矿山工作活动产生的外部噪声源可能性低此外,三次观察没有异常压力和流速历史变化(见图)。74月24日数据)我们尚未理解这些异常变化的原因对比前三次观察300-400秒后,变化模式大相径庭延后记录超过300-400秒时也是如此
图显示第三次KF-1观测所有电极记录九九.行为可划分为三大类300-400秒前后段差相对小于第一组电极无渗透性断裂1、2、3和12值早期小至~800秒,后稳定第二组电极贴近渗透性断裂5 6 8和10第三组4、7和11)显示第一和第二组中间行为观察QSP/QQP级与宿主岩石段时间几乎同步,但时差差接近骨折,Ishido和Pritchett预测出似“双溢行为”(Ishido和Pritchett预测出)8..应用预测时压力均衡所需时间 断裂区和矩阵区间识别介点相交点变化坐标块显示时间增慢稳定趋势 估计约800秒KF-1观察
3cm3传译
图11显示阻抗分布水井KF-1和KF-311..主渗透断裂带约30米KF-112清晰划分为高抗性岩石内相对低抗性区低抗冲区与低速区完全相关27号..KF-1电极第一组、第二组和第三组的位置图图中分别用圆形、黄填星号和白填星号表示11.KF3电极显示趋势上升和其他KF3电极的位置,图中分别用白填星体和圆形表示11.
差异QSP/QQP级低渗透性宿主岩石观察行为和渗透性断裂岩区可用图中概念模型解释12.KF-1开关后KF-3立即通过渗透性骨折传播到邻近观察井KF-3因强压缩放,向井口流线流也在观察井周围的宿主岩石中发生(图中点A)。12i/s/P级等值流动潜在系数 )从早期断裂岩石内,矩阵区域内的压力早早保持接近初始压力大压梯度生成矩阵区域接近断裂和/或井口(图B点12)显示节2.5广度QSP/QP级建模从早期大并随时间并存 假设同质性但如果 近表皮带的数值假设远小于矩阵区域内部的数值 建模在早期保持极小值
图中显示11主骨折与周围宿主岩石区间有相当大阻抗性对比这可能带来断裂区与宿主岩区间流出潜在系数差除EDZ外(挖掘-破坏区)还存在这种异质性,据知隧道墙周围厚度为y1米(例如,[24码未来研究
if we appte section中引用的双溢式模型2KF-1观察图九九断裂间距估计几米 值~800秒和矩阵岩渗透数微调(10次)-18m2测试核心样本推导KF-1断裂带渗透性骨折估计间距范围由详细地质和水文观测得出(例如,[12,28码))SP变化对压力变化之比对应流动潜在系数 并 mV/MPa图解九九非断层宿主区域值分布范围 测量稀释溶液中完整花岗岩样本29..关于断裂带,最后无损值还约-10mV/MPa这表明拖动流通过矩阵区域在稳态条件下占主导地位
zeta潜力(-20mV)由水井排水水量(KF-1和KF-3井口附近嵌入室温下压碎式粒岩采样 °C,pH~9和电导率~0.85x104级sm采样场主要的化学组件 并 mg/L)假设zeta原位原封岩还近20mV,我们可以使用估计原位流系数九九)可惜,我们不知道表面传导性,但其贡献必须是显著的,因为原位散装传导性(1/800~1/400S/m)比孔流传性本身更高使用观察大容量传导九九流出潜在系数定为 .通过替换 V f/m a-s和 sm进方程 mV/MPa假设用时 == 中位 电构因子)为0.0002,据认为范围范围为 完全晶状岩石(例如,[29]), mV/MPa等值-10mV/MPa-7-20mV/MPa使用此值 ,我们也可以估计表面传导性 中4或九九约1.25S/m
4级结束式备注
KF-1水井和KF-3水井通过引导流水流出这些水井对KF-1水井和KF-3水井持续施压和SP监控,这在整个井口周围形成压力扰动SP变化对与流水相关压力变化的观察比显示原形宿主岩石和断裂岩石区域行为不同开口漏洞显示双差行为模型取决于流动潜在系数中是否存在皮肤区或异质性皮肤带可能出现在大多数开口补全中,因此开口孔中这类测量可能有益于推导断裂和岩石矩阵间压力平衡所需时间
观察使用立体水井时,井口和构造之间的液压通信应限制在断裂区井与矩阵区域之间的直接液压接触通过固壳和水泥[10..检测微博QSP/QQP级外安装电极阵列是可取的此类观察报告取自油田[17..井口SP测量被认为是各种应用中大有前途的监测技术(例如,[30码,31号))如何用电极安装观察水井和/或生产/注入水井对这些应用非常重要。检测宏QSP/QP级sido和pritchett预测8传导外壳本身(电流持续时间长于典型断裂间距)可用作电极面SP测量法(例如,[14,21号)检测到SP变化,这些变化生成于水库深度并通过导水套管移入地球表面objectiveSP测量井口也大有希望检测宏copicQQSP/QQP级水井和构造之间的液压通信仅限于断裂区
感知感知
本研究得到了地球资源环境研究所基础研究基金支持。诸位提交人十分感谢Kamaishi矿工有限公司的慷慨礼遇和Nitetsu采矿咨询公司现场实验期间表示特别感谢Kamaishi市,并希望该市尽快恢复2011年东湖太平洋岸地震造成的海啸破坏助理编辑L.Jouniaux和2名匿名评审员评语帮助改善论文