第六届非常规油气地质评价暨新能源学术研讨会
6th Symposium on Unconventional Oil and Gas Geological Evaluation and New Energy

247 / 2021-06-17 13:18:04

地热循环注采取热性能多目标优化研究

地热；取热性能；多目标优化；决策；注采参数

地热能理论与技术

目前中深层地热开采仍面临着产能低、寿命短、热突破严重等问题，制约着深部地热大规模开发利用。有效调控地热注采参数可以显著提升水热型或者干热岩地热系统的取热性能，即在热储寿命期限内最大限度的利用地热能、提高产能、延缓热突破等。以单个指标为优化目标，难以兼顾地热系统取热的均衡性，无法实现多个指标的同时优化。因此，本文提出了一种地热循环取热多目标优化-决策一体化方法。以特定水热型地热系统为例，首先建立循环注采热-流耦合数值模型，基于有限元方法求解得到生产温度、净热功率、注采压差、流阻等取热性能指标演变规律。通过参数化研究得到不同注入温度、注入排量和生产压力下的取热性能数据集。多元回归建立取热性能随注采参数的控制方程。基于非支配多目标遗传算法（NSGA-II），结合优化目标控制方程，在水损失、热突破、工程参数等多重约束下，同时最大化净热功率与最小化循环流阻，得到注采方案帕雷托解集。基于熵权法和层次分析法得到优化目标的主客观权重。基于组合权重的理想解法从优化方案解集中决策出全局最优方案——注入温度，注入排量，生产压力分别为49.98 ℃， 62.21 kg/s， 27.44 MPa。结果揭示了优化过程中考虑热突破与水损失的必要性。与基础方案相比，优化方案热突破延缓了1.1年，水损失降低了36.23%，寿命期内低温波及体积减少了160万方，取热性能显著提升。将该方法拓展应用至共和地热开采，多目标优化发电功率、注采压差和采出程度，有望为共和地热现场注采提供借鉴和指导。