干热岩复杂缝网内暂堵剂运移与封堵规律及调控机制研究

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成果单位：北京石油化工学院

合作方式：合作开发技术入股

所处阶段：概念

关键词：干热岩采热CT扫描建模多相流模型接触力学模型裂隙封堵实验

成果评价

总得分（满分100）

资本强度（满分0）

该成果得分：0

小果解读

核心问题

干热岩开采过程中，热流对复杂缝网内暂堵剂运移与封堵的影响显著，导致暂堵转向压裂技术的调控机制变得极为复杂，影响采热效率。本项目旨在解决这一关键技术难题，提升干热岩的开采效率。

解决方案

(1) 利用CT扫描获取压裂实验复杂缝网结构，基于欧拉-拉格朗日方法，建立干热岩复杂裂隙内暂堵剂运移多相流双向耦合数理模型；(2) 结合裂隙封堵实验关联式，发展暂堵剂变形封堵接触力学模型，揭示热流作用下暂堵剂的变形及封堵特性；(3) 基于上述模型，研究注液压裂过程中暂堵带的力学特性，明确净压力和温度对裂缝转向扩展的作用机制，提出人工裂隙网络准靶向调控方法。

竞争优势

本项目建立了完善的数理模型和力学模型，精准描述了干热岩复杂缝网内暂堵剂的运移与封堵规律，提出了创新的准靶向调控方法。研究成果不仅发表了多篇高水平论文，还获得了多项发明专利和软件著作权，体现了显著的技术创新性和实用性。此外，项目成果可为京津冀地区干热岩的高效开发提供坚实的理论与技术支撑，具有广阔的应用前景和经济社会价值。

成果描述

成果公开日期

20250108

所属产业领域

采矿业

转化现有基础

（1）发表期刊论文24篇(SCI收录18篇、EI论文3篇、其他期刊论文3篇、会议论文5篇)；（2）授权国内发明专利6项、软件著作权4项；（3）培养硕士研究生7人；（4）主编SCI期刊特刊2辑；（5）入选中科院1区《Advances in Geo-Energy Research》期刊青年编委、《Rock Mechanics Bulletin》期刊首届青年编委、《Journal of Advanced Thermal Science Research》期刊编委、中国岩石力学与工程学会低碳能源岩石力学与工程专业委员会第一届委员会委员。（6）获中国石油和化工自动化应用协会青年突出科技贡献奖、2022年全国高校矿业石油与安全工程领域优秀青年科技人才提名奖。（7）获行业协会省部级奖一等奖1项（第1）、二等奖3项（其中2项排名第2），以及石油工程岩石力学最佳进展奖（第1）。

转化合作需求

组织双方专员，进行联合研究攻关，形成深井高温储层暂堵转向压裂与缝网调控技术。

转化意向范围

可国（境）内外转让

转化预期效益

京津冀地区具有十分丰富的地热资源，本项目可为京津冀地区干热岩高效开发应用进行应用技术研究奠定理论与技术支撑。

项目名称

北京市自然科学基金面上项目

项目课题来源

北京市科学技术委员会;中关村科技园区管理委员会

摘要

暂堵转向压裂技术是提高干热岩采热效率的发展趋势之一，热流对复杂缝网内暂堵剂运移与封堵影响规律不可忽略，导致热流作用下干热岩复杂缝网内暂堵剂运移与封堵规律及调控机制更为复杂。本项目针对这一难题，开展了如下研究：(1)根据CT扫描获得压裂实验复杂缝网结构几何模型，基于欧拉-拉格朗日描述方法，建立了干热岩复杂裂隙内暂堵剂运移多相流双向耦合数理模型；(2)基于裂隙封堵实验关联式，在（1）中算法基础上发展暂堵剂变形封堵接触力学模型，查明了热流作用下干热岩裂缝暂堵剂变形及封堵特征；(3)基于(1)和(2)中构建的多相流数理模型和封堵接触力学模型，研究注液压裂过程中暂堵带前后力学特性，查明了暂堵带前净压力和温度对裂缝转向扩展的作用机制，提出了增强采热能力的人工裂隙网络准靶向调控方法。成果指标（1）发表期刊论文24篇(SCI收录18篇、EI论文3篇、其他期刊论文3篇、会议论文5篇)；（2）授权国内发明专利6项、软件著作权4项；（3）培养硕士研究生7人；（4）主编SCI期刊特刊2辑；（5）入选中科院1区《Advances in Geo-Energy Research》期刊青年编委、《Rock Mechanics Bulletin》期刊首届青年编委、《Journal of Advanced Thermal Science Research》期刊编委、中国岩石力学与工程学会低碳能源岩石力学与工程专业委员会第一届委员会委员。（6）获中国石油和化工自动化应用协会青年突出科技贡献奖、2022年全国高校矿业石油与安全工程领域优秀青年科技人才提名奖。（7）获行业协会省部级奖一等奖1项（第1）、二等奖3项（其中2项排名第2），以及石油工程岩石力学最佳进展奖（第1）。科学及经济社会价值京津冀地区具有十分丰富的地热资源，本项目可为京津冀地区干热岩高效开发应用进行应用技术研究奠定理论与技术支撑。