近日，中國(guó)科學(xué)院廣州能源研究所聯(lián)合中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所、中國(guó)石油大學(xué)（北京）、中石油深圳新能源研究院在地?zé)豳Y源評(píng)價(jià)方法方面取得新進(jìn)展。該研究通過(guò)結(jié)合地下滲流數(shù)值模擬技術(shù)與高斯核密度估計(jì)方法，提出了動(dòng)態(tài)地?zé)豳Y源評(píng)價(jià)新方法。

傳統(tǒng)的地?zé)豳Y源評(píng)估方法，如美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局（USGS）在20世紀(jì)70年代提出的體積法，雖然在早期項(xiàng)目評(píng)估中發(fā)揮了重要作用，但在處理地質(zhì)不確定性和開(kāi)采過(guò)程中的動(dòng)態(tài)變化方面存在明顯不足。該研究提出的新方法結(jié)合了數(shù)值模擬技術(shù)和高斯核密度估計(jì)（Gaussian Kernel Density Estimation ，KDE）方法，不僅考慮了儲(chǔ)層的非均質(zhì)性，還模擬了在儲(chǔ)層物性參數(shù)不確定性條件下的流體流動(dòng)和熱量傳遞過(guò)程，為地?zé)豳Y源的動(dòng)態(tài)評(píng)估提供了一種新方法。

其中，數(shù)值模擬是該方法的核心。通過(guò)模擬地?zé)醿?chǔ)層中的流體流動(dòng)和熱量傳遞過(guò)程，該方法能夠精確地模擬地?zé)嵯到y(tǒng)在實(shí)際操作中的響應(yīng)。這包括了對(duì)儲(chǔ)層幾何結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性、流體流動(dòng)的物理特性以及熱傳遞機(jī)制的綜合考慮。在使用該方法進(jìn)行動(dòng)態(tài)資源評(píng)估過(guò)程中，采用了地下滲流數(shù)值模擬軟件Delft Advanced Research Terra Simulator（DARTS）。研究團(tuán)隊(duì)成員田小明為該軟件主要開(kāi)發(fā)者之一。DARTS是一款基于有限體積法的多相多組分模擬器，集合了“基于算子的線性化方法”（OBL）、“約束壓力殘差法”（CPR）等多種高效算法，有效整體提升數(shù)值模擬過(guò)程的計(jì)算效率。

地下滲流數(shù)值模擬軟件DARTS

為了量化評(píng)估過(guò)程中的不確定性，該研究引入了高斯KDE方法。該方法可以估算在特定條件下（如熱突破閾值、固定儲(chǔ)層壽命和目標(biāo)熱量產(chǎn)出）的概率密度函數(shù)，不僅提高了對(duì)地?zé)醿?chǔ)層復(fù)雜性的理解，還為資源評(píng)估提供了更可靠的概率分布。

動(dòng)態(tài)地?zé)豳Y源評(píng)價(jià)中的各項(xiàng)指標(biāo)

研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)在一系列簡(jiǎn)單均質(zhì)模型和復(fù)雜非均質(zhì)模型中的應(yīng)用，展示了新評(píng)估方法的有效性。結(jié)果表明，增加生產(chǎn)井和注入井之間的距離，可以有效延長(zhǎng)儲(chǔ)層的使用壽命、提高最終生產(chǎn)井的溫度，并增加能量產(chǎn)出。此外，研究還發(fā)現(xiàn)，垂直于高滲透性河道進(jìn)行地?zé)釋?duì)井的布置可提高儲(chǔ)層的產(chǎn)能，從而優(yōu)化井位布局策略。

以Brugge模型為例進(jìn)行動(dòng)態(tài)資源評(píng)價(jià)

相關(guān)研究成果發(fā)表在地?zé)犷I(lǐng)域期刊Geothermics（論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.geothermics.2024.103017）。該論文的第一作者為廣州能源所地?zé)崮苎芯渴姨镄∶鳎ㄓ嵶髡邽橹袊?guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所孔彥龍和廣州能源所龔宇烈。研究獲得第三次新疆綜合科學(xué)考察項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、中國(guó)科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)等項(xiàng)目的支持。