西藏羊易高溫水熱型地熱井筒溫度場研究

【摘要】：隨著全球能源需求量的不斷增長和常規(guī)能源儲量的不斷減少，各種替代能源得以發(fā)展，地熱能也在近幾十年再次發(fā)展起來，其分布廣泛儲量豐富。地熱能源的開發(fā)和利用在很多國家得以發(fā)展，符合可持續(xù)發(fā)展的要求，其是綠色、可再生資源。在地熱資源的勘探開發(fā)中，地熱井的井筒溫度場是其重要的參數之一，地熱井井筒溫度的精確預測是地熱井鉆/完井和鉆井液、固井水泥配方選擇的依據，且有利于熱儲開采和熱儲量評估。 西藏羊易地區(qū)地熱資源為水熱型地熱系統(tǒng)，是典型的地熱田，具有廣泛的研究價值。本文采用西藏羊易地區(qū)作為井筒溫度場的研究區(qū)。針對水熱型地熱井特點，確定了地層溫度場分布，并且分別討論了井筒單相和兩相流的傳熱，綜合考慮了熱傳導、熱對流和熱輻射作用，對地熱井筒溫度進行研究。具體研究內容及成果： （1）分析了地熱井周圍大地熱流、地熱源和地熱異常，綜合研究了地層非含水層的熱傳導，含水層的熱傳導、熱對流及巖石放射性熱等因素，采用反演的方法建立了原始地層溫度模型。以便于計算地熱井井筒溫度時，用原始地層溫度替代靜態(tài)地層溫度。 （2）分析了地熱井筒流體流動傳熱，針對單向和兩相流動傳熱井筒傳熱特點，首先對水熱型地熱井筒流型劃分和影響井筒流體流型的因素進行了研究，然后對井筒內流體的對流換熱系數的影響因素和經驗關聯(lián)式進行總結，最后為了滿足實際計算溫度場的需要，對井筒流體的對流換熱系數進行了計算方法選擇，選擇適用于不同流型的傳熱表達式。 （3）研究了井筒內鉆井液熱傳導、熱對流及熱輻射等過程，根據能量守恒原理，采用半無限體瞬態(tài)傳熱近似解法建立了井筒溫度場模型，得到鉆桿柱內及環(huán)空鉆井液溫度隨深度變化解析解和停泵狀態(tài)下井筒溫度分布。 （4）采用計算機編程，編制地熱井筒溫度場計算軟件，并采用西藏羊易地熱井數據進行驗證。 【關鍵詞】：地熱鉆井 原始地層溫度 井筒傳熱模型 井筒溫度預測
【學位授予單位】：中國地質大學（北京）
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：P314
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 引言9-16
• 1.1 研究的目的及意義11-12
• 1.2 國內外研究現狀12-15
• 1.2.1 井筒溫度場國內外研究現狀12-14
• 1.2.2 地層溫度模型國內外研究現狀14-15
• 1.3 本文的研究方法及主要內容15-16
• 1.3.1 研究方法15
• 1.3.2 主要內容15-16
• 第2章 高溫水熱地熱田地層溫度場16-29
• 2.1 大地溫度場及大地熱流16-19
• 2.2 放射性熱源19-20
• 2.3 地熱異常20-21
• 2.4 地熱傳導及對流21-24
• 2.4.1 地熱傳導作用21-23
• 2.4.2 地熱對流作用23-24
• 2.5 地層溫度的確定24-28
• 2.5.1 地熱地層溫度的判定方法24-25
• 2.5.2 原始地層溫度預測25-28
• 2.6 本章小結28-29
• 第3章 井筒流體流動傳熱分析29-38
• 3.1 井筒內流體的流型29-32
• 3.1.1 垂直井筒流型劃分29-31
• 3.1.2 流體流型的影響因素31-32
• 3.2 井筒流體對流換熱系數的研究32-35
• 3.2.1 對流換熱系數的影響因素分析33-34
• 3.2.2 對流換熱系數的關聯(lián)式34-35
• 3.3 流體對流換熱系數的計算優(yōu)選35-37
• 3.4 本章小結37-38
• 第4章 地熱井筒溫度場研究38-52
• 4.1 井筒能量守恒38-41
• 4.2 井筒熱傳遞數學模型41-45
• 4.2.1 井筒內穩(wěn)態(tài)傳熱模型41-44
• 4.2.2 地層溫度非穩(wěn)態(tài)傳熱44-45
• 4.3 井筒中流體至地層傳熱系數的計算45-47
• 4.4 井筒中的溫度場模型求解47-49
• 4.5 停泵時地熱井筒的溫度場模型49-51
• 4.6 本章小結51-52
• 第5章 程序介紹及實例計算與分析52-61
• 5.1 程序介紹52-55
• 5.1.1 程序的功能作用52
• 5.1.2 程序設計流程52-54
• 5.1.3 程序的運行界面54-55
• 5.2 實例計算55-61
• 5.2.1 井址選擇和地質情況55-56
• 5.2.2 西藏羊易地熱井實例分析56-61
• 第6章 結論61-62
• 致謝62-63
• 參考文獻63-68
• 附 1 主要符號表68-71
• 附 2 地熱井井筒鉆井液溫度計算過程71-78
• 附 3 程序部分源代碼78-84
• 附 4 計算實例程序計算過程84-92

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