采暖用增強型地熱系統(tǒng)動態(tài)特性研究.pdf

1、自21世紀以來，我國經(jīng)濟快速增長,科研、技術(shù)等方面都取得翻天覆地的變化。但嚴重的生態(tài)環(huán)境污染已經(jīng)對我國經(jīng)濟的快速、健康發(fā)展產(chǎn)生嚴重制約，因此發(fā)展新型能源成為焦點。地熱能與其他新型能源相比，除具有環(huán)保等共同特點外，還更加穩(wěn)定安全，可以被運用在供暖行業(yè)。我國寒冷地區(qū)常用的供暖方法包括熱電聯(lián)產(chǎn)、鍋爐房供暖以及新型地源熱泵系統(tǒng)三種。但這些系統(tǒng)或多或少均會對環(huán)境造成一定的危害，所以研究新型地熱采暖方式成為一種發(fā)展的趨勢。
　　本文中所研究的

2、采暖用增強型地熱系統(tǒng)，是新型采暖方式的一種，其熱源是地下幾千米深的高溫巖石——干熱巖，整個換熱過程中僅存在著能量的交換，能夠避免更多的環(huán)境問題。文章針對一對一（即一個注水井，一個生產(chǎn)井）干熱巖開采物理模型，建立了系統(tǒng)的動態(tài)模型，利用Gambit軟件和Fluent軟件對地下熱儲層在供暖周期內(nèi)的動態(tài)進行了數(shù)值模擬分析。模擬研究了85℃、100℃、115℃、130℃、145℃五種不同巖層溫度，2cm、1.6cm、1.4cm、1cm、0.8cm

3、五種不同裂隙寬度，以及1cm/s、0.9cm/s、0.8cm/s、0.7cm/s和0.6cm/s五種不同水流速對增強型地熱系統(tǒng)動態(tài)特性的影響規(guī)律。通過分析五種不同巖層溫度、裂縫寬度以及水流速下的出水溫度、巖層溫度分布、監(jiān)測面流體溫度的變化規(guī)律以及巖層的供熱能力，確定了干熱巖開發(fā)時巖層初始溫度、裂縫寬度以及水流速的基本原則，為制定干熱巖系統(tǒng)開發(fā)方案奠定了基礎(chǔ)。
　　通過對模擬結(jié)果的分析，可以知道：巖石初始溫度越高，裂縫之間的干擾距離

4、越大，開發(fā)方案中確定裂縫間距時可以選擇較大的距離；在裂隙寬度為2cm，水流速為1cm/s的情況下，巖石初始溫度為115℃時，裂隙間距應(yīng)為9.5m，初始溫度為145℃時,裂隙間距為10.2m。儲層內(nèi)裂隙寬度越小，巖層等溫線斜率越高，巖層內(nèi)溫度分布越不均勻，低溫區(qū)域越為集中，越不利于儲層在非采暖期內(nèi)熱量的恢復，影響系統(tǒng)的使用年限，但生產(chǎn)井水溫降低時間延遲，且降低速度慢，兩井間最短距離減小，有利于節(jié)約投資成本，降低壓裂難度；在巖層初始溫度為1

5、15℃，流速為1cm/s的情況下，裂隙寬度為2cm時，生產(chǎn)井溫度降低時間為150h，兩井間最短距離應(yīng)達到500m；裂隙寬度為1cm時，生產(chǎn)井溫度降低時間為600h，兩井間最短距離應(yīng)達到250m。裂隙水流速度越大，巖層內(nèi)等溫線斜率越低，巖層溫度分布越均勻，越有利于儲層在非采暖期內(nèi)熱量的恢復，但生產(chǎn)井水溫降低時間早，且降低速度快，兩井間最短距離增大，投資成本及技術(shù)難度增加；在巖層初始溫度為115℃，裂隙寬度為1.4cm的情況下，水流速為1c

6、m/s時，生產(chǎn)井水溫降低時間為300h，兩井間最短距應(yīng)達到350m；水流速度為0.8cm/s時，生產(chǎn)井水溫降低時間為600h，兩井間最短距應(yīng)達到300m。對供熱能力而言，在人工熱儲體積相同的情況下，水流速度越慢、裂隙寬度越小時，雖然生產(chǎn)井出水溫度越高，但滿足的供熱面積越小；巖石初始溫度為115℃，裂隙寬度為1.4cm，熱儲層體積為0.045km3時，1cm/s和0.6cm/s的流速下，生產(chǎn)井出水溫度分別為：87℃、103℃，其供暖面積分