增強(qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)熱流耦合水巖溫度場分析

【摘要】：增強(qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)(Enhanced Geothermal System,簡稱EGS)作為深層地?zé)豳Y源開采最有效方法已成為國際研究熱點(diǎn).其中多場耦合是EGS研究中的關(guān)鍵部分,但目前對最基礎(chǔ)和最重要的熱流耦合研究仍不充分,特別是對熱流耦合下熱傳導(dǎo)過程和采熱效率的研究還不透徹.本文構(gòu)建了針對EGS單裂隙熱流耦合的數(shù)學(xué)模型,模型主要控制熱流耦合時(shí)水巖溫度場的演化,以展現(xiàn)熱流耦合下的熱傳導(dǎo)過程,并以此計(jì)算了裂隙寬度和裂隙水流速率對水巖溫度場的影響,分析了裂隙特征對采熱效率的影響.計(jì)算表明,在特定的開采條件下,都有相應(yīng)的巖體溫度場影響半徑;熱量從高溫巖體傳至裂隙流體的過程顯示為進(jìn)水口為低溫區(qū),以水流方向?yàn)檩S,向兩側(cè)巖體對稱展開的三角形熱傳導(dǎo)模式;裂隙寬度和裂隙流體速度對裂隙兩側(cè)的巖體溫度場和采熱半徑產(chǎn)生明顯影響,但裂隙長度總體上對采熱率表現(xiàn)為正效應(yīng),而裂隙寬度和裂隙流體速度在一定范圍內(nèi)對采熱率表現(xiàn)為負(fù)效應(yīng);裂隙寬度與裂隙流體速度對水巖溫度場具有完全一致的影響效果.模型的對比驗(yàn)證確認(rèn)了本模型的合理性和優(yōu)越性.文中最大的創(chuàng)新點(diǎn)和亮點(diǎn)是首次推導(dǎo)給出了EGS熱流耦合水巖溫度場演化特征的簡明數(shù)學(xué)表達(dá)式,另一亮點(diǎn)是基于巖體熱傳導(dǎo)系數(shù)來考慮耦合過程的熱傳導(dǎo)量. 【作者單位】： 中國科學(xué)院廣州能源研究所可再生能源與天然氣水合物重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;中國科學(xué)院大學(xué);
【關(guān)鍵詞】： 增強(qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng) 干熱巖 單裂隙 熱流耦合 溫度場
【基金】：國家863計(jì)劃(2012AA052802) 中科院廣州能源所所長基金培育項(xiàng)目(y107a41001)聯(lián)合資助
【分類號(hào)】：P314
【正文快照】： 0引言深層地?zé)豳Y源具有資源量巨大、污染零排放、安全性好、熱能連續(xù)性好、利用效率高、發(fā)電成本低等優(yōu)點(diǎn)(王曉星等,2012).而增強(qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)(Enhanced Geothermal System,簡稱EGS)目前被認(rèn)為是深層地?zé)豳Y源開采的最有效技術(shù).建造EGS電站,首先需鉆井至適當(dāng)深度,通過注入高壓流

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