Liu G, Wang G, Zhao Z, Ma F. A new well pattern of cluster-layout for deep geothermal reservoirs: Case study from the Dezhou geothermal field, China[J].Renewable Energy 155(2020): 484-499.
回注已成为增加地热储层可回收能量的常用方法，因此选择合适的注入位置是影响回注成功的最重要因素之一。通过增加注入井和生产井之间的距离，可以使储层降温最小化，但地热井之间距离近可以帮助保持储层内的压力。因此，为了保持储层压力，避免热突破，需要对生产井和回注井的位置进行合理的规划和优化。本文提出了一种集束式井网布置方式，以降低生产井热突破的风险，提高地面管理的方便性。利用热工-水力耦合数值模拟方法，系统地研究了中国德州地热田非均质多孔地热储层模型的性能。为了比较不同井网模式的性能，定义了三个在许可区域内的评价参数：热突破时间、生产井的地下水位和地热能回收率。
中国德州地热田地质背景
五种井网的配置。模式A、B、C属于“轨道布置”，模式D属于“棋盘布置”。在本研究中，提出了“集束布置”的井网模式E，每个井网都标明了生产井的数量
绝大多数的仿真研究中，集束布置的井网与其他轨道布置和棋盘布置的网井相比有更高的地热能回收率，因为集束布置的井网中注入井与生产井之间间距较长，可以显著降低热突破的风险。
评估准则：1、生产井的热突破时间：生产井的井底温度相对于初始温度下降1℃的时间（以年为单位）。2、生产井地下水位：生产井100年后的地下水位。3、回收效率/因素：在许可区域回收的能量与估计总能量的比率。回收能量是指在两种约束条件下，生产井在100年内所产生的能量，即生产井的温度下降≤1℃；生产井的地下水位≥-120m。一旦任何生产井的温度或地下水位超过这两个限制，生产井就会停止作业。
五种井网均质和非均质地热储层注入井和生产井之间的流线分布
五种井网受降温或地下水位下降限制的10口生产井的使用寿命
渗透率的非均质性是决定井网性能的重要因素。这是因为在非均质地热储层中出现了流道，注入的生产水可以迅速到达生产井，从而降低生产井的寿命。
五种井网不同旋转角度下的地热储层模型的温度场
图释：由于渗透率的非均质性，注入井的热前缘随着井网的旋转而移动。
寿命小于100年的生产井百分比，橘色区域越大，生产时间小于100年的生产井越多
相关长度越大，许可区域出现流道的可能性越大，具有更大相关长度的方向将单独拥有更多的流道。集束布置井网的注采方向应避免与相关长度较大的方向平行。
图释：随着x、y方向相关长度的增加，渗透率的非均质性增加，即注水井与生产井之间的流动通道更容易发生。当仅在x方向上增加相关长度时，渗透率的各向异性在x和y方向上变得更加明显。
五种井网不同相关长度的地热储层模型温度场
五种井网在不同x,y相关长度下的收采率仿真
五种井网在仅y变化相关长度下的收采率仿真
图释：与其他井网相比，不同相关长度的模式E的采收率最高，这说明在可持续开采条件下，E的采收率更高。
本研究提出了一种分组注入井和生产井的新型井网，并比较了5种井网在非均质地热储层100a周期运行时的性能。总的来说，与常规的有轨井网或棋盘式井网相比，E井网能提取更多的地热能，或者至少与之相似。因此，E井网具有能源回收效率高、地面管理方便等优点，在今后的地热开发中推荐使用。除了井网的技术性能外，井网的可行性还会受到本研究未涉及的其他经济和社会因素的影响。例如，诸如净现金流量或净收入利息等经济指标很容易列入未来的评估。
本研究的主要评价标准为生产井的热突破时间、地下水位和许可区域的总可回收地热能。其中生产井的热突破时间定义为生产井的井底温度相对于初始温度下降1℃的时间（以年为单位）。实际上，生产温度的热突破并不一定意味着生产温度将下降到不经济的空间供暖温度以下。有研究表明考虑到温室供暖所需的最低温度为45℃，这在我们的研究中大大降低了生产温度，因此，我们对采收率的计算仍然是保守的。以往的研究很少选择生产井的地下水位作为评价标准，在本研究中，我们认为地下水位不低于120m是可持续开发的另一个条件。这是基于当地政府的政策，它可能会也可能不会扩展到世界上的其他地热领域。
在目前的模拟中，假设所有的地热井都同时开始运行，但在现实中需要几个月的时间才能实现双重线运行。这可能会降低累积产热和回收效率。考虑的相同数量的注入井和生产井，这可能不是从地热区域提取热量的最佳方法。也就是说，注入井和生产井的数量可以基于单井的注入或产出能力来设计。
