增强型地热系统(Enhanced Geothermal Sys-tem,EGS)是采用人工形成地热储层的方法，从地下3～10 km低渗透性岩体中经济地开采相当数量深层热能的人工地热系统。干热岩的开发是通过高压将冷水注入深部岩层，水在热储层裂隙中吸收热量后温度升高，再通过生产井将水或蒸汽提取到地面。在实际EGS工程开发中，通常注入井和生产井之间裂隙网络水力联系很弱，难以保证EGS的产能要求。储层渗透率越大，热提取效率越高，因此可以通过人工改造裂隙网络的方法增加储层渗透率以达到提高产能的目的。化学刺激是目前常用的一种储层改造技术，以地层破裂压力的注入压力向井附近热储层裂隙注入化学刺激液，依靠其化学溶蚀作用使矿物溶解来增加地层的渗透性。土酸是石油天然气领域中一种较为成熟的化学刺激剂，常应用于砂岩酸化，虽然在EGS中化学刺激对象有所不同，但是仍值得借鉴土酸酸化技术研究土酸在EGS工程中的化学刺激效果
据2001年中国大陆地区大地热流数据汇编，松辽盆地大地热流值为50～90 mW／m2，属于全国高热流区：徐家围子位于松辽盆地北部徐家围子一北安断陷带上，2012年启动的国家高新技术研究发展计划项目的子课题中将徐家围子作为干热岩靶区之一，区内营城组(埋深3 784—5 020 m)平均温度约160 0C，满足干热岩开采要求。本文选用营城组地层主要组分凝灰岩为岩石样品，在对其进行人工压裂后，以不同流速实验对比研究土酸不同注入速率对凝灰岩裂隙通道渗透率的影响。
1岩心流动实验
1.1实验设备及材料
岩心流动实验是测评酸岩反应效果的常用方法，本次岩心流动实验的主要仪器为岩心流动仪，岩心流动仪主要由恒压恒流泵、鼓风烘箱、中间容器、岩心夹持器，手摇泵、冷凝器组成（图1）。该仪器有恒压和恒流两种注水模式，其中恒压注水时压力可达40 MPa;恒流注水时流速可达40 mL/min．中间容器最大容积1 L，岩心直径为25 mm．围压最大40 MPa,工作温度可达到150℃。
取松辽盆地EGS靶区徐家围子地区营城组三段凝灰岩露头岩样为实验材料，经XRD测定其矿物成分主要为石英、钠长石和钾长石，其中石英占60%、钠长石占20%、钾长石占20%。对所取岩样进行岩心制备，用岩心钻取机制备长度3.7—4.2cm的圆柱形凝灰岩岩心，然后用巴西劈裂法制作人工裂隙（图2）。
土酸为一定比例的盐酸和氢氟酸混合而成，是石油天然气领域常用的化学刺激剂。石油天然气领域常用12%HCl+3%HF的常规土酸（酸含量以质量分数计）开展储层增产工艺。前人的研究表明高浓度的土酸对岩体矿物溶蚀剧烈，极容易在储层中形成二次沉淀用，故而本实验中降低了土酸浓度，选用6%HCl+0.5%HF的低浓度土酸。此外，由于前期的岩心流动实验过程中多次出现仪器管线堵塞的现象，故在土酸中加入1%的粘土稳定剂，用以抑制微粒移动导致管线堵塞。最终确定的土酸化学刺激剂配方为6%HCl+0.5%HF+1%粘土稳定剂，分别以0.5，2，3.5，5 mL/min的注入速率进行岩心流动实验。
3 实验结果与讨论
3.1岩心裂隙渗透率的变化
由图3可知，在注入速率为0.5 mUmin时的岩心流动实验中，渗透率在化学刺激后不仅未增加反而有所下降。从注水阶段可以看出整个注水阶段渗透率曲线较为平稳，渗透率基本保持在1.6um2左右。注酸阶段，初期裂隙渗透率有小幅增加，最大达到2.2um2 ;在注酸0.5 h后渗透率开始缓慢降低，最终降至1.0 um2后维持不变。化学刺激结束后，通过注后置液测试裂隙刺激后的渗透率。在注后置液阶段，初期渗透率保持不变，持续注入0.4 h后渗透率有小幅增加，达到1.4um2 后保持稳定。
由图4可知，在注入速率为2 mL/min时的岩心流动实验中，化学刺激前后渗透率有明显变化。注水阶段渗透率无变化趋势，测得裂隙初始渗透率为1.9 um2。注酸阶段，初期渗透率快速增长，在注酸0.4 h内由1.9 um2上升到7.2um2，之后一段时间内渗透率曲线保持相对平稳，注酸0.7 h后渗透率缓慢下降，降至4.4um2 后维持不变。注后置
液阶段，渗透率相比注酸稳定时有所增加，达到5.6 um2，但有缓慢下降趋势，最终渗透率达到5.1um2。
由图5可知，在注入速率为3.5 mL/min时的岩心流动实验中，化学刺激前后裂隙渗透率有显著增加。注水阶段测得初始裂隙渗透率约为2.6um2。注酸阶段，初期渗透率迅速增加，于注酸0.7 h后达到峰值8.1um2 ，之后渗透率有所下降，实验结束后降至7.4um2左右。注后置液阶段，渗透率前期略有增加，达到9.1um2 后开始缓慢下降，之后渗透率稳定在8.3um2 。
由图6可知，在注入速率为5 mL/min的岩心流动实验中，化学刺激极大程度提高了裂隙渗透率。注水阶段，测得初始裂隙渗透率为1.4um2。注酸初期渗透率急剧增加，在0.3 h后达到峰值10.3um2，之后渗透率不断下降，并在开始注酸1h后稳定在7.4um2。注后置液阶段，渗透率有小幅度增加并很快达到稳定，最终渗透率稳定在7.9um2。
3.2实验结果分析
实验中发生的主要化学反应为凝灰岩矿物与HF的反应，实验所用凝灰岩主要矿物成分为石英和长石。反应方程式如下。
与石英反应：
在注入土酸后HF与石英、长石发生反应，溶蚀裂隙表面的矿物成分，增大等效裂隙宽度，引起裂隙渗透率相应增加。在这一过程中会生成氟硅酸，这些氟硅酸附着在矿物表面，影响HF和矿物的进一步反应，同时由于矿物的溶蚀会导致裂隙中形成微粒，随着反应的进行，这些微粒的脱落和堵塞会导致渗透率降低。
如表1所示，对比4组岩心流动实验结果，土酸注入速率为0.5 mL/min时，化学刺激后岩心裂隙渗透率不仅没有增大反而减小，土酸注入速率为2～5 mL/min时渗透率有明显增加，并且土酸的化学刺激效果随着注入速率的增加而明显增强，由此可见，土酸注入速率对EGS热储层的改造效果影响显著。随着化学刺激剂注入速率的增加，化学刺激阶段的酸液注入量也相应增加，对裂隙矿物的溶蚀量有所增加。化学刺激剂注入速率较大时，由于液流的搅拌作用，使得离子的强迫对流作用大幅提高，H+的传质速度显著增加，化学刺激剂对裂隙矿物的溶蚀能力增强。随着注入速率的增大，酸岩反应速度增加的倍数小于化学刺激剂流速增加的倍数，化学刺激剂未能完全与矿物发生反应就已经流入储层深处，因此提高注酸排量和注酸速率能够增加活性酸深入储层的距离，达到储层深部改造的目的。此外，如果刺激剂注入速率很小，刺激剂在人口端与矿物反应，不利于化学刺激的进行，同时人口端酸岩反应形成的微粒的移动可能堵塞裂隙通道，使渗透率下降。据此可知，在增强地热系统热储层改造的工艺实施中，应采用“高流量”的化学刺激剂注入方式增强裂隙通道的渗透率。
4结论
①用土酸作化学刺激剂进行岩心流动实验，酸液进入裂隙通道后会与裂隙表面的石英、钾长石、钠长石反应，溶蚀矿物成分，增加等效裂隙宽度，从而增加渗透率。
②土酸注入速率越大，离子的强迫对流作用越强,H+的传质速度越大，其对岩心裂隙矿物的溶蚀能力越强，化学刺激效果越好。此外，土酸和凝灰岩矿物反应生成的氟硅酸附着在矿物表面影响进一步反应，矿物被溶蚀后破碎形成微粒会堵塞部分裂隙，会降低裂隙渗透率。当土酸注入速率较低时，化学刺激后岩心裂隙渗透率不增反降。
③在增强型地热系统热储层改造的工艺实施中，可以采用“高流量”的土酸化学刺激剂注入方式增强裂隙通道的渗透率。
④由于实验条件限制，本实验中并未进行更高注入速率的测试，在更高速率下化学刺激效果是否仍与注入速率保持正相关未能验证，有待进一步研究。
5摘要：
增强型地热系统(Enhanced Geothermal Svstem,EGS)是一种通过人1二形成地热储层的方法从低渗透性岩体中经济地开采相当规模深层热能的丁程，对渗透率的改造体现了EGS热储层改造效果。文章进行了实验室条件下的岩心流动实验，选用4组不同土酸注入速率进行对比，根据注酸前后岩心裂隙渗透率的变化，分析研究土酸的注入速率对岩心裂隙渗透率的影响；研究结果表明，采用“高流量”的注入方式更有利于凝灰岩裂隙通道的改造。
