天然裂缝性地热储层复杂裂缝网络形成的控制因素

天然裂缝岩石中强化地热系统的经济高效能源生产取决于水力裂缝对天然裂缝的刺激，以生成复杂的连接裂缝网络。这种裂缝网络提供了保持高流体注入和生产速率的途径，这导致了高热量提取速率。然而，很少有工作描述由多个水力裂缝与天然裂缝相互作用形成的这些复杂裂缝网络的形成。本文提出了一个动态（时间相关）、完全耦合的水力压裂模型，该模型能够捕捉裂缝扩展、裂缝偏转、扩展的水力裂缝与预先存在的天然裂缝之间的相互作用以及裂缝内的流体流动。所提出的模型与便士形水力裂缝的分析模型进行了验证。然后应用该模型进行详细的参数研究，以研究预先存在的天然裂缝网络对水力裂缝连通性和扩展的影响。研究了创建的裂缝网络的方向、长度分布、宽度分布和连通性。模拟结果表明：（1）当天然裂缝的长度较大时，水力裂缝网络朝向主导天然裂缝网络的方向，这导致了较大的连通裂缝面积；（2） 如果水力裂缝与天然裂缝成大角度传播，则会导致较小的连通裂缝面积和以剪切破坏事件为主的复杂水力裂缝网络；（3） 天然裂缝密度在水力裂缝的传播方向和由此产生的连通裂缝面积中起主导作用；（4） 增加注入速率会增加连接的裂缝面积和宽度，同时产生更复杂的水力裂缝网络，并导致更多的裂缝扩张和更少的裂缝剪切开口。详细的参数研究有助于我们更好地理解裂缝网络的创建，并可指导我们在天然裂缝地热储层中进行水力裂缝设计和优化。