CN110674450B - 一种考虑地层泥砂颗粒运移堵塞导致地热水回灌能力下降的评估方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种考虑地层泥砂颗粒运移堵塞导致地热水回灌能力下降的评估方法，本发明属于地热水回灌技术领域。本发明主要解决的问题为地热水回灌过程中判断地层颗粒运移堵塞风险及回灌能力的下降。本发明技术要点为根据回灌井底与地热储层之间的驱替压差计算回灌量及近井地层不同半径处水流速，然后据确定的不同粒径可动泥砂颗粒起动水流速与近井地层水流速相比，将近井地层流速剖面划分为四个分区，确定各分区泥沙颗粒的运移及沉积量，继而计算得不同分区在回灌前后孔隙度、渗透率及回灌量的变化。本发明用于评价泥质含量较高的孔隙型地热储层泥砂颗粒运移堵塞风险，预测泥砂颗粒运移堵塞区域，判断回灌水注入是否达到要求，评价回灌能力。

Description

一种考虑地层泥砂颗粒运移堵塞导致地热水回灌能力下降的 评估方法

技术领域

本发明属于地热水回灌技术领域，具体地说，涉及一种考虑地层泥砂颗粒运移堵塞导致地热水回灌能力下降的评估方法。

背景技术

地热水回灌过程中常出现回灌堵塞，严重影响地热资源可持续利用。回灌堵塞主要有四种：物理堵塞、生物堵塞、化学堵塞、生物堵塞。有研究表明，回灌堵塞中最主要的是物理堵塞，而物理堵塞中最主要的就是颗粒运移堵塞。颗粒运移是指储层中胶结性差的微粒随注入流体流速影响而脱落运移，在孔隙吼道处堆积而导致渗透率下降的现象，主要受注入水流速和储层物性的影响。本发明主要评价引起回灌能力下降主要是注入水流动引起的颗粒运移堵塞

颗粒堵塞会改变多孔介质的孔隙形态，增大渗流阻力，最终引起回灌能力下降，热储水位持续下降，形成储层压力亏空，严重则可能导致地面沉降，造成巨大的经济损失。

目前主要依靠回灌量评价回灌能力，而回灌量受多种因素影响，如回灌井工艺、流体物性、储层物性、悬浮物堵塞等，本发明考虑因流体流动导致的颗粒运移堵塞，即流体流动引起储层物性的变化，根据颗粒运移堵塞机理评价回灌井回灌能力的降低。

对于地热水回灌井，尚未有方法能预测颗粒运移堵塞风险，而未能有效评价其回灌能力可能会导致回灌井出现严重堵塞，甚至出现停注，造成巨大的经济损失。本发明能够及时掌握地层颗粒运移堵塞风险，预测颗粒运移堵塞的区域，及时确定近井地层各区域泥砂颗粒的运移及沉积量；对于评价回灌能力，根据回灌堵塞情况及时采取解堵措施、调整回灌方案，具有重要意义。

发明内容

本发明针对现有技术存在的效率低、准确度低等上述问题，提供一种高效、精确的考虑地层泥砂颗粒运移堵塞导致地热水回灌能力下降的评估方法。

为了达到上述目的，本发明提供了一种考虑地层泥砂颗粒运移堵塞导致地热水回灌能力下降的评估方法，其具体步骤为：

S1、考虑井口注入压力、井筒内回灌水流动压差以及地热储层压力，计算回灌井底与地热储层之间的驱替压差。

S2、假设无限大地层或定压边界地层，利用径向渗流力学公式，计算该驱动压差下的回灌水量，以及近井周围不同半径处的水流速。

S3、根据储层泥砂粒度组成，确定可运移泥砂的比例、粒径范围、以及起动水流速，包括粒径小于1/5孔喉的可动泥砂，以及粒径在1/2-1/5孔喉的可动泥砂。

S4、根据1/2孔喉可动泥砂颗粒、1/5孔喉可动泥砂颗粒、以及最小可动泥砂颗粒对应的起动水流速(分别为v_1/2、v_1/5、v_min)，将回灌井近井地层内回灌水流速剖面由近及远分为4部分，依次为渗透率增大区、砂质堵塞区、泥质沉积区、无干扰区。

S5、假设渗透率增大区内小于1/5孔喉的可动泥砂全部运移并均匀沉积于泥质沉积区，1/2-1/5孔喉的可动泥砂全部运移并均匀沉积于砂质堵塞区；砂质堵塞区内小于1/5孔喉的可动泥砂全部运移并均匀沉积至泥质沉积区。

S6、根据各分区泥砂运移及沉积量，重新计算各区储层内孔隙度以及渗透率。

S7、计算近井地层内的渗流阻力和回灌量，并与初始值对比，分析由于泥砂颗粒运移沉积导致的地热储层回灌能力下降。

优选的，步骤S1中，计算驱替压差的具体步骤为：

初始条件下，假设回灌水为稳定流，近井地层为平面径向流，根据压降公式(1)计算回灌井底与地热储层之间驱替压差ΔP，公式(1)表示为：

ΔP＝P_w-P_res＝P_head+ρ_wgH×10^-6-P_e (1)

式中，ΔP为回灌井底流压与储层压力的差值，MPa；P_w为回灌井底流压，MPa；P_e为地热储层初始压力，MPa；P_head为井口注入压力，MPa；ρ_w为回灌水密度，kg/m³；g为重力加速度，9.8m/s²；H为地热储层埋深，m。

优选的，步骤S2中，计算回灌量及不同半径处水流速的具体步骤为：

(一)假设初始回灌条件下，回灌井附近地层水平均质等厚，单相流体渗流服从达西定律且为稳定流体，流体及多孔介质均不可压缩。可得地热回灌井回灌量计算公式(2)为：

式中，Q为回灌量，cm³/s(地下值)；ΔP为回灌井底附近地层与地热储层之间的压差,10-¹MPa；k为地层渗透率，μm²；h为储层厚度，cm；Re为地热储层半径，cm；Rw为回灌井半径，cm；μ为地热水粘度，mPa﹒s。

(二)已知达西定律及流量公式Q＝vA，根据公式(3)计算不同半径r处水流速，公式(3)表示为:

式中，v为水流速，cm/s；P_w为回灌井底压力,10^-1MPa；P_e为地热储层初始压力,10^{- 1}MPa；r为以回灌井为中心向地层延伸半径，cm。

优选的，步骤S3中，确定可得可动泥砂比例、粒径范围及不同粒径泥砂颗粒起动流速，具体步骤为：

根据地热储层岩石泥砂粒度组成，将泥砂颗粒分为粗颗粒部分和细颗粒部分，粗颗粒起到骨架作用，不发生运移，细颗粒中部分颗粒可发生运移，通过粗颗粒或侵入粗颗粒孔喉，其可动部分确定方法如下：根据粗颗粒粒度组成，计算粗颗粒平均孔喉直径为b_cs，粒径小于1/5粗颗粒孔喉的细颗粒泥砂可起动并全部通过粗颗粒孔喉，粒径范围在(0-b_cs/5)，粒径在1/5-1/2粗颗粒孔喉的细颗粒泥砂可起动并侵入粗颗粒孔喉造成堵塞，粒径范围在(b_cs/2—b_cs/5)，据此可动泥砂粒径范围得出其在总泥砂组成中的可动泥砂含量，其中粒径在1/5-1/2孔喉的可动泥砂含量记为y_1/5-1/2，粒径小于1/5孔喉的可动泥砂含量记为y_1/5，可动泥砂总含量为两者之和，记为y_1/2；根据泥砂颗粒受力情况及启动条件，计算得到不同粒径泥砂颗粒起动水流速。

优选的，步骤S4中，回灌井近井地层回灌水流速剖面分为4部分，具体步骤为：

渗透率增大区为回灌水流速大于粒径为1/2孔喉的可动泥砂颗粒起动水流速(v_1/2)的区域(r<R_1/2)，砂质堵塞区为回灌水流速达到粒径为1/2-1/5孔喉的可动泥砂颗粒起动水流速的区域(R_1/2<r<R_1/5)，泥质沉积区为回灌水流速小于粒径为1/5孔喉的可动泥砂颗粒起动水流速(v_1/5)的区域(R_1/5<r<R_min)，无干扰区为回灌水流速小于最小粒径泥砂颗粒起动水流速(v_min)的区域(r<R_min)，如图1所示，且根据步骤S2中不同半径处水流速与步骤S3中不同粒径颗粒起动水流速对比，可得各区分布范围。

优选的，步骤S6中，根据各分区泥砂运移及沉积量，重新计算各区颗粒孔隙度及渗透率，具体步骤为：

(一)计算各区泥砂运移及沉积量；

渗透率增大区中，运移至泥质沉积区内的泥砂量为△m_渗泥＝πr_1/2 ²*h*ρ_s*y_1/5，运移至砂质沉积区内的泥砂量为△m_渗砂＝πr_1/2 ²*h*ρ_s*y_1/2-1/5，；

砂质堵塞区中，运移至泥质沉积区内的泥砂量为△m_砂泥＝π(r_1/5 ²-r_1/2 ²)*h*ρ_s*y_1/5；

则，各分区内泥砂变化量为

渗透率增大区：△m_渗＝-(△m_渗泥+△m_渗砂)

砂质堵塞区：△m_砂＝△m_渗砂-△m_砂泥

泥质沉积区：△m_泥＝△m_渗泥+△m_砂泥

(二)重新计算各区孔隙度；

根据各区运移及沉积后泥砂变化量，计算各分区的孔隙度φ为：

渗透率增大区：

砂质堵塞区：

泥质沉积区：

式中，Δm为泥砂质量，kg；ρ_s为泥砂密度，kg/m3；φ为孔隙度，小数；V为地层体积，m³。

(三)重新计算各区渗透率；

根据公式(4)重新计算各区渗透率，公式(4)表示为：

式中，k为各区当前孔隙度下的渗透率，μm²；k_o为地层初始渗透率，μm²。

优选的，步骤S7中，计算近井地层渗流阻力、回灌量，评价由于颗粒运移导致的回灌能力下降，其具体步骤如下：

(一)假设近井地层流体为平面径向流，作平面径向流渗透率突变模型图如图2所示，根据公式(5)计算近井地层等效渗流阻力，公式(5)表示为：

/>

式中，F为等效渗流阻力，N；k_f为无干扰区地层渗透率，μm²；k_d为泥质沉积区地层渗透率，μm²；k_b为砂质堵塞区地层渗透率，μm²；k_g为渗透率增大区地层渗透率，μm²；R_1/5为渗透率增大区供给半径，cm；R_1/2为砂质堵塞区供给半径，cm；R_min为泥质沉积区供给半径，cm。

(二)根据改进的突变地层平面径向流公式(6)计算自然回灌量，公式(6)表示为：

式中，Qb为目前地热水自然回灌量，cm³/s(地下值)。

(三)评价回灌能力下降，具体步骤如下：

根据公式(7)计算回灌井附近地层渗透率变异系数，公式(7)表示为：

式中，v_k为回灌井附近地层渗透率变异系数；k_i为各区渗透率，μm²。n为渗透率突变区个数。

根据公式(8)计算回灌量下降率，公式(8)表示为：

式中，R为回灌量下降率，％。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

本发明根据泥砂颗粒运移沉积机理，将回灌井底近井地层流速剖面分为4部分：渗透率增大区、砂质堵塞区、泥质沉积区、无干扰区，重新计算各地层分区泥砂粒径组成、孔隙度、渗透率，从而确定回灌量在颗粒运移前后因颗粒运移堵塞造成的回灌量能力下降。本发明能够及时掌握地层颗粒运移堵塞风险，预测泥砂颗粒运移堵塞的区域，确定各分区泥砂颗粒的运移及沉积量；分析颗粒运移沉积对地热储层物性的影响，能够判断回灌水注入情况，是否达到设计要求，评价回灌能力，根据堵塞情况及时采取解堵措施及调整回灌方案；本发明能够预判堵塞风险、优化回灌方案，有助于降低回灌成本，提高经济效益，应用范围广、使用灵活。

附图说明

图1为回灌井近井地层回灌水流速剖面分布图

图2为回灌井近井地层平面径向流渗透率突变模型图

具体实施方式

下面，通过示例性的实施方式对本发明进行具体描述。然而应当理解，在没有进一步叙述的情况下，一个实施方式中的元件、结构和特征也可以有益地结合到其他实施方式中。

本发明提出了一种考虑地层泥砂颗粒运移堵塞导致地热水回灌能力下降的评估方法，其具体步骤为：

S1、考虑井口注入压力、井筒内回灌水流动压差以及地热储层压力，计算回灌井底与地热储层之间的驱替压差ΔP，公式(1)表示为：

ΔP＝P_w-P_res＝P_head+ρ_wgH×10^-6-P_e (1)

式中，ΔP为回灌井底流压与储层压力的差值，MPa；Pw为回灌井底流压，MPa；Pe为地热储层初始压力，MPa；Phead为井口注入压力，MPa；ρ_w为回灌水密度，kg/m3；g为重力加速度，9.8m/s2；H为地热储层埋深，m。

S2、假设无限大地层或定压边界地层，利用径向渗流力学公式，计算该驱动压差下的回灌水量，以及近井周围不同半径处的水流速，其步骤为：

(一)假设初始回灌条件下，回灌井附近地层水平均质等厚，单相流体渗流服从达西定律且为稳定流体，流体及多孔介质均不可压缩。可得地热回灌井回灌量计算公式(2)为：

式中，Q为回灌量，cm³/s(地下值)；ΔP为回灌井底附近地层与地热储层之间的压差,10^-1MPa；k为地层渗透率，μm²；h为储层厚度，cm；Re为地热储层半径，cm；Rw为回灌井半径，cm；μ为地热水粘度，mPa﹒s(二)已知达西定律及流量公式Q＝vA，根据公式(3)计算不同半径r处水流速，公式(3)表示为:

式中，v为水流速，cm/s；P_w为回灌井底压力,10^-1MPa；P_e为地热储层初始压力,10^{- 1}MPa；r为以回灌井为中心向地层延伸半径，cm。

S3、根据储层泥砂粒度组成，确定可运移泥砂的比例、粒径范围、以及起动水流速，包括粒径小于1/5孔喉的可动泥砂，以及粒径在1/2-1/5孔喉的可动泥砂，其步骤为：

根据地热储层岩石泥砂粒度组成，将泥砂颗粒分为粗颗粒部分和细颗粒部分，粗颗粒起到骨架作用，不发生运移，细颗粒中部分颗粒可发生运移，通过粗颗粒或侵入粗颗粒孔喉，其可动部分确定方法如下：根据粗颗粒粒度组成，计算粗颗粒平均孔喉直径为b_cs，粒径小于1/5粗颗粒孔喉的细颗粒泥砂可起动并全部通过粗颗粒孔喉，粒径范围在(0-b_cs/5)，粒径在1/5-1/2粗颗粒孔喉的细颗粒泥砂可起动并侵入粗颗粒孔喉造成堵塞，粒径范围在(b_cs/2—b_cs/5)，据此可动泥砂粒径范围得出其在总泥砂组成中的可动泥砂含量，其中粒径在1/5-1/2孔喉的可动泥砂含量记为y_1/5-1/2，粒径小于1/5孔喉的可动泥砂含量记为y_1/5，可动泥砂总含量为两者之和，记为y_1/2；根据泥砂颗粒受力情况及启动条件，计算得到不同粒径泥砂颗粒起动水流速。

S4、根据1/2孔喉可动泥砂颗粒、1/5孔喉可动泥砂颗粒、以及最小可动泥砂颗粒对应的起动水流速(分别为v_1/2、v_1/5、v_min)，将回灌井近井地层内回灌水流速剖面由近及远分为4部分，依次为渗透率增大区、砂质堵塞区、泥质沉积区、无干扰区,具体分为：

渗透率增大区为回灌水流速大于粒径为1/2孔喉的可动泥砂颗粒起动水流速(v_1/2)的区域(r<R_1/2)，砂质堵塞区为回灌水流速达到粒径为1/2-1/5孔喉的可动泥砂颗粒起动水流速的区域(R_1/2<r<R_1/5)，泥质沉积区为回灌水流速小于粒径为1/5孔喉的可动泥砂颗粒起动水流速(v_1/5)的区域(R_1/5<r<R_min)，无干扰区为回灌水流速小于最小粒径泥砂颗粒起动水流速(v_min)的区域(r<R_min)，如图1所示，且根据步骤S2中不同半径处水流速与步骤S3中不同粒径颗粒起动水流速对比，可得各区分布范围。

S5、假设渗透率增大区内小于1/5孔喉的可动泥砂全部运移并均匀沉积于泥质沉积区，1/2-1/5孔喉的可动泥砂全部运移并均匀沉积于砂质堵塞区；砂质堵塞区内小于1/5孔喉的可动泥砂全部运移并均匀沉积至泥质沉积区。

S6、根据各分区泥砂运移及沉积量，重新计算各区储层内孔隙度以及渗透率。

(一)计算各区泥砂运移及沉积量；

渗透率增大区中，运移至泥质沉积区内的泥砂量为△m_渗泥＝πr_1/2 ²*h*ρ_s*y_1/5，运移至砂质堵塞区内的泥砂量为△m_渗砂＝πr_1/2 ²*h*ρ_s*y_1/2-1/5，；

砂质堵塞区中，运移至泥质沉积区内的泥砂量为△m_砂泥＝π(r_1/5 ²-r_1/2 ²)*h*ρ_s*y_1/5；

则，各分区内泥砂变化量为

渗透率增大区：△m_渗＝-(△m_渗泥+△m_渗砂)

砂质堵塞区：△m_砂＝△m_渗砂-△m_砂泥

泥质沉积区：△m_泥＝△m_渗泥+△m_砂泥

(二)重新计算各区孔隙度；

根据各区运移及沉积后泥砂变化量，计算各分区的孔隙度φ为：

渗透率增大区：

砂质堵塞区：

泥质沉积区：

式中，Δm为泥砂质量，kg；ρ_s为泥砂密度，kg/m3；φ为孔隙度，小数；V为地层体积，m³。

(三)重新计算各区渗透率；

根据公式(4)重新计算各区渗透率，公式(4)表示为：

式中，k为各区当前孔隙度下的渗透率，μm²；k_o为地层初始渗透率，μm²。

S7、计算近井地层内的渗流阻力和回灌量，并与初始值对比，分析由于泥砂颗粒运移沉积导致的地热储层回灌能力下降，其步骤为：

(一)假设近井地层流体为平面径向流，作平面径向流渗透率突变模型图如图2所示，根据公式(5)计算近井地层等效渗流阻力，公式(5)表示为：

式中，F为等效渗流阻力，N；k_f为无干扰区地层渗透率，μm²；k_d为泥质沉积区地层渗透率，μm²；k_b为砂质堵塞区地层渗透率，μm²；k_g为渗透率增大区地层渗透率，μm²；R_1/5为渗透率增大区供给半径，cm；R_1/2为砂质堵塞区供给半径，cm；R_min为泥质沉积区供给半径，cm。

(二)根据改进的突变地层平面径向流公式(6)计算自然回灌量，公式(6)表示为：

/>

式中，Qb为目前地热水自然回灌量，cm³/s(地下值)。

(三)评价回灌能力下降，具体步骤如下：

根据公式(7)计算回灌井附近地层渗透率变异系数，公式(7)表示为：

式中，v_k为回灌井附近地层渗透率变异系数；k_i为各区渗透率，μm²。n为渗透率突变区个数。

根据公式(8)计算回灌量下降率，公式(8)表示为：

式中，R为回灌量下降率，％。

以下以具体的案例为例对本发明作出进一步说明。

实施例1：

计算条件：回灌井底深H＝1150m，回灌井波及半径Re＝200m，回灌井半径Rw＝12cm，初始均质地层渗透率k₀＝0.25um²，孔隙度φ_o＝0.3储层厚度h＝100m，泥砂颗粒粒度组成见表1，泥砂颗粒的密度ρs为2650kg/m3，回灌井底水密度ρw＝1003.76kg/m3(20℃)，储层平均压力P＝11MPa，井口注入压力P_head＝1MPa，回灌水粘度u＝1mPa﹒s，求回灌量在回灌过程中的变化量，并评价回灌能力的下降。

表1某泥砂粒度组成及粒度累计组成数据

(1)计算回灌井底与地热储层之间驱替压差ΔP＝1+1003.76*9.8*1150*10^-6-11＝1.31MPa；

(2)计算地热回灌井初始自然回灌量

计算不同半径处水流速如表2所示：

表2井底不同半径处水流速

半径m	流速m/s
		0.1	0.000441459
0.2	0.000220730
		0.405	0.000109002
0.5	0.000088292
		0.6	0.000073577
0.639	0.000069086
		1	0.000044146
2	0.000022073
		2.94	0.000015016
3	0.000014715

(3)根据泥砂粒度组成，假设泥砂颗粒中粗粒部分为大于106μm的颗粒，小于106um的颗粒为细粒部分；

粗颗粒泥砂平均孔喉直径bcs为109μm，小于1/5孔喉的可动泥砂粒径范围为0-21.8μm，1/5-1/2孔喉可动泥砂粒径范围为21.8-54.4μm，小于1/5可动泥砂含量y_1/5为7.4％，1/5-1/2孔喉可动泥砂含量y_1/5-1/2为9.63％，可动泥砂总含量y_1/2为17.03％；

根据理论计算及实验数据，可得不同粒径的泥砂颗粒起动流速见表3。

表3不同粒径泥砂颗粒的临界起动速度

(4)根据最小颗粒跃移启动流速v_min＝0.000015m/s、v_1/5＝0.000069m/s、v_1/2＝0.000109m/s，将近井地层回灌水流速剖面分为四部分，渗透率增大区为泥砂颗粒流速大于0.000109m/s的区域,其边界距井轴半径R_1/2为0.405m，砂质堵塞区为泥砂颗粒流速0.000069-0.000109m/s，其边界距井轴半径R_1/5为0.639m，泥质沉积区为泥砂颗粒流速小于0.000069m/s的区域，其边界距井轴半径R_min为2.94m，无干扰区为泥砂颗粒流速小于0.000015m/s的区域；

(5)渗透率增大区内粒径小于21.8μm的可动泥砂全部运移并均匀沉积于泥质沉积区，粒径在21.8-54.4μm的可动泥砂全部运移并均匀沉积于砂质堵塞区；砂质堵塞区内粒径小于21.8的可动泥砂全部运移并均匀沉积至泥质沉积区；

(6)计算各区泥砂运移及沉积量：

渗透率增大区中，运移至砂质堵塞区的泥砂量为△m_渗砂＝π*0.405²*100*2650*0.0963＝13150.19kg，运移至泥质沉积区的泥砂量为△m_渗泥＝π*0.405²*100*2650*0.074＝10105.03kg；砂质堵塞区中，运移至泥质沉积区的泥砂量为△m_砂泥＝π*(0.639²-0.405²)*100*2650*0.074＝15050.25kg；

渗透率增大区泥砂变化量为△m_渗＝-(13150.19+10105.03)＝-23255.22kg；砂质堵塞区泥砂变化量为△m_砂＝13150.19-15050.25＝-1900.06kg；泥质沉积区沉积量为△m_泥＝10105.03+15050.25＝25155.28kg，无干扰区沉积量、运移量为0kg；

计算各区孔隙度：渗透率增大区孔隙度

砂质堵塞区孔隙度/>

泥质沉积区孔隙度

无干扰区孔隙度φ_f＝0.3；

计算各区渗透率：渗透率增大区渗透率

砂质堵塞区渗透率

泥质沉积区渗透率/>

无干扰区渗透率k_f＝0.25um²。

(7)计算近井地层等效渗流阻力F为：

计算目前自然回灌量Q_b为：

计算回灌井附近地层渗透率变异系数

计算回灌量下降量为Q-Q_b＝2395.32-697.30＝1698.02m³/d

计算回灌量下降率

/>

以上所举实施例仅用为方便举例说明本发明，并非对本发明保护范围的限制，在本发明所述技术方案范畴，所属技术领域的技术人员所作各种简单变形与修饰，均应包含在以上申请专利范围中。

Claims (6)

1.一种考虑地层泥砂颗粒运移堵塞导致地热水回灌能力下降的评估方法，其特征在于，其具体步骤为：

S1、结合井口注入压力、井筒内回灌水流动压差以及地热储层压力，计算回灌井底与地热储层之间的驱替压差；

S2、在无限大地层或定压边界地层，利用径向渗流力学公式，计算该驱替压差下的初始自然回灌量，以及近井周围不同半径处的水流速；

S3、根据地热储层泥砂粒度组成，确定可运移泥砂的比例、粒径范围、以及起动水流速，包括粒间孔喉小于1/5孔喉的可动泥砂，以及粒间孔喉在1/2-1/5孔喉的可动泥砂；

S4、根据最小泥砂颗粒、1/5孔喉可动泥砂、以及1/2孔喉可动泥砂对应的起动水流速，起动水流速分别为v_min、v_1/5、v_1/2，将回灌井近井地层内回灌水流速剖面分为4部分，依次为渗透率增大区、砂质堵塞区、泥质沉积区、无干扰区；

S5、将渗透率增大区内小于1/5孔喉的可动泥砂全部运移并均匀沉积于泥质沉积区，1/2-1/5孔喉的可动泥砂全部运移并均匀沉积于砂质堵塞区；砂质堵塞区内小于1/5孔喉的可动泥砂全部运移并均匀沉积至泥质沉积区；

S6、根据各分区泥砂运移及沉积量，重新计算各区颗粒孔隙度以及渗透率；

S7、计算近井地层内的渗流阻力和自然回灌量，并与初始自然回灌量对比，分析由于颗粒运移导致的自然回灌能力下降，其具体步骤为：

(一)当近井地层流体为平面径向流，作平面径向流渗透率突变模型图，根据公式(5)计算近井地层等效渗流阻力，公式(5)表示为：

式中，F为等效渗流阻力，N；k_f为无干扰区地层渗透率，μm²；k_d为泥质沉积区地层渗透率，μm²；k_b为砂质堵塞区地层渗透率，μm²；k_g为渗透率增大区地层渗透率，μm²；R_1/5为渗透率增大区供给半径，cm；R_1/2为砂质堵塞区供给半径，cm；R_min为泥质沉积区供给半径，cm；R_e表示地热储能边界半径，μ为地热水粘度，h为地热储层厚度；

(二)根据改进的突变地层平面径向流公式(6)计算回灌量，公式(6)表示为：

式中，Q_b为目前地热水自然回灌量，cm³/s(地下值)；ΔP为回灌井底流压与地热储层压力的差值；

(三)评价自然回灌能力下降，具体步骤如下：

根据公式(7)计算回灌井附近地层渗透率变异系数，公式(7)表示为：

式中，v_k为回灌井附近地层渗透率变异系数；k_i为各区渗透率，μm²；n为渗透率突变区个数；k_o为地层初始渗透率；

根据公式(8)计算回灌量下降率，公式(8)表示为：

式中，R为回灌量下降率，％，Q为初始自然回灌水量。

2.如权利要求1所述的考虑地层泥砂颗粒运移堵塞导致地热水回灌能力下降的评估方法，其特征在于，步骤S1中，计算驱替压差的具体步骤为：

初始条件下，当回灌水为稳定流，近井地层为平面径向流，根据压降公式(1)计算回灌井底与地热储层之间驱替压差ΔP，公式(1)表示为：

ΔP＝P_w-P_e＝P_head+ρ_wgH×10^-6-P_e(1)

式中，ΔP为回灌井底流压与地热储层压力的差值，MPa；P_w为回灌井底流压，MPa；P_e为地热储层初始压力，MPa；P_head为井口注入压力，MPa；ρ_w为回灌水密度，kg/m³；g为重力加速度，9.8m/s²；H为地热储层埋深，m。

3.如权利要求1所述的考虑地层泥砂颗粒运移堵塞导致地热水回灌能力下降的评估方法，其特征在于，步骤S2中，计算回灌量及不同半径处水流速的具体步骤为：

(一)在初始回灌条件下，回灌井附近地层水平均质等厚，单相流体渗流服从达西定律且为稳定流体，流体及多孔介质均不可压缩，可得地热回灌井初始自然回灌量计算公式(2)为：

式中，Q为初始自然回灌量，cm³/s；ΔP为回灌井底附近地层与地热储层之间的压差,10^-1MPa；k为地层渗透率，μm²；h为地热储层厚度，cm；R_e为地热储层边界半径，cm；R_w为回灌井半径，cm；μ为地热水粘度，mPa﹒s；

(二)已知达西定律及流量公式Q＝vA，根据公式(3)计算不同半径r处水流速，公式(3)表示为:

式中，v为水流速，cm/s；P_w为回灌井底压力,10^-1MPa；P_e为地热储层初始压力,10^-1MPa；r为以回灌井为中心向地层延伸半径，cm。

4.如权利要求1所述的考虑地层泥砂颗粒运移堵塞导致地热水回灌能力下降的评估方法，其特征在于，步骤S3中，确定可得可动泥砂比例、粒径范围及不同粒径泥砂颗粒起动流速，具体步骤为：

根据地热储层岩石泥砂粒度组成，将泥砂颗粒分为粗颗粒部分和细颗粒部分，粗颗粒起到骨架作用，不发生运移，细颗粒中部分颗粒可发生运移，通过粗颗粒或侵入粗颗粒孔喉，其可动部分确定方法如下：根据粗颗粒粒度组成，计算粗颗粒平均孔喉直径为b_cs，粒径小于1/5粗颗粒孔喉的细颗粒泥砂可起动并全部通过粗颗粒孔喉，粒径范围在0-b_cs/5，粒径在1/5-1/2粗颗粒孔喉的细颗粒泥砂可起动并侵入粗颗粒孔喉造成堵塞，粒径范围在b_cs/2—b_cs/5，据此可动泥砂粒径范围得出其在总泥砂组成中的可动泥砂含量，其中粒径在1/5-1/2孔喉的可动泥砂含量记为y_1/5-1/2，粒径小于1/5孔喉的可动泥砂含量记为y_1/5，可动泥砂总含量为两者之和，记为y_1/2；根据泥砂颗粒受力情况及启动条件，计算得到不同粒径泥砂颗粒起动水流速。

5.如权利要求1所述的考虑地层泥砂颗粒运移堵塞导致地热水回灌能力下降的评估方法，其特征在于，步骤S4中，回灌井近井地层回灌水流速剖面分为4部分，具体步骤为：

渗透率增大区为回灌水流速大于粒径为1/2孔喉的可动泥砂颗粒起动水流速v_1/2的区域r<R_1/2，砂质堵塞区为回灌水流速达到粒径为1/2-1/5孔喉的可动泥砂颗粒起动水流速的区域R_1/2<r<R_1/5，泥质沉积区为回灌水流速小于粒径为1/5孔喉的可动泥砂颗粒起动水流速v_1/5的区域R_1/5<r<R_min，无干扰区为回灌水流速小于最小粒径泥砂颗粒起动水流速v_min的区域r<R_min，

且根据步骤S2中不同半径处水流速与步骤S3中不同粒径颗粒起动水流速对比，可得各区分布范围，其中包括渗透率增大区、砂质堵塞区、泥质沉积区和无干扰区。

6.如权利要求1所述的考虑地层泥砂颗粒运移堵塞导致地热水回灌能力下降的评估方法，其特征在于，步骤S6中，根据各分区泥砂运移及沉积量，重新计算各区颗粒孔隙度及渗透率，具体步骤为：

(一)计算各区泥砂运移及沉积量；

渗透率增大区中，运移至泥质沉积区内的泥砂量为△m_渗泥＝πR_1/2 ²*h*ρ_s*y_1/5，运移至砂质沉积区内的泥砂量为△m_渗砂＝πR_1/2 ²*h*ρ_s*y_1/2-1/5；

砂质堵塞区中，运移至泥质沉积区内的泥砂量为△m_砂泥＝π(R_1/5 ²-R_1/2 ²)*h*ρ_s*y_1/5；

则，各分区内泥砂变化量为

渗透率增大区：△m_渗＝-(△m_渗泥+△m_渗砂)

砂质堵塞区：△m_砂＝△m_渗砂-△m_砂泥

泥质沉积区：△m_泥＝△m_渗泥+△m_砂泥

(二)重新计算各区孔隙度；

根据各区运移及沉积后泥砂变化量，计算各分区的孔隙度φ为：

渗透率增大区：

砂质堵塞区：

泥质沉积区：

式中，Δm为泥砂质量，kg；ρ_s为泥砂密度，kg/m³；φ为孔隙度，小数；V为地层体积，m³；h为地热储层厚度；y_1/5-1/2表示粒径在1/5-1/2孔喉的可动泥砂含量，y_1/5表示粒径小于1/5孔喉的可动泥砂含量；

(三)重新计算各区渗透率；

根据公式(4)重新计算各区渗透率，公式(4)表示为：

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式中，k为各区当前孔隙度下的渗透率，μm²；k_o为地层初始渗透率，μm²。

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