雄安新区雾迷山组白云岩地热储层回注过程中渗透率演化机制研究

《Energies》：Permeability Evolution and Water-Rock Reaction Mechanism of Dolomite Geothermal Reservoirs in Wumishan Formation During Reinjection

　　

摘要

地热回灌对于地热资源的可持续开发至关重要，然而碳酸盐岩地热储层渗透率演化机制仍缺乏深入研究。本文以雄安新区雾迷山组白云岩地热储层为研究对象，通过高温高压动态流动实验和TOUGHREACT数值模拟，研究了注入压力、温度和水化学条件对基质岩心与裂缝岩心渗透率的影响。结果表明，两种岩心的最佳注入压力和温度分别为14 MPa和70 °C。在该条件下，基质岩心和裂缝岩心的最终平均渗透率分别为0.0015 mD和0.0287 mD，变异系数（CV）分别为7.3%和6.2%。化学处理水通过改变离子组成和pH值抑制方解石溶解，从而降低两种岩心的渗透率，但裂缝岩心的降低幅度较小。模拟结果表明，回注水引发的方解石溶解作用略强于白云石沉淀作用，从而导致渗透率增大。当注入处理水时，反应强度减弱，Mg²⁺浓度趋近于零，白云石沉淀更为彻底。基质岩心呈现“活化—稳定”模式，而裂缝岩心呈现“衰减—收敛”模式且对压力更为敏感。本研究揭示了双重孔隙碳酸盐岩地热储层中基质和裂缝对水化学扰动的差异性响应，证明回注过程中的渗透率演化受储层孔隙类型和水化学条件的共同控制。研究成果为回注水化学的定向调控提供了机理支持。