富水型热储层深井套管式换热器传热特性研究

基于所建立的深井套管式换热器井孔内、外非稳态传热模型,推导得到富水型热储层地下水渗流作用下深井换热器进(出)水管、固井水泥温度以及热储层过余温度的瞬态解析解。以示范工程现场监测数据与有限体积法数值计算结果为验证依据,探究热储层中渗流过程对于深井换热器传热特性的影响。计算得到,当深井换热器循环水量稳定在30 m^(3)/h时,热储层中达西流速由0提高到5×10^(-6)m/s时,平均换热量增大55 kW。然而在忽略热储层中渗流过程时,循环水量由30 m^(3)/h提高到60 m^(3)/h,平均换热量增大34 kW,循环水泵耗功提高20.6 kW。研究表明:随着渗流速度的增大,热储层中的传热机制发生改变,从而强化深井换热器的传热过程;同时降低了循环水流量对于深井换热器换热性能的影响程度。

复合地热井式深井地埋管换热器典型参数敏感性分析

针对复合地热井式深井地埋管换热器工作原理,基于同轴套管型热阻-热容优化模型与热储层热-渗运移理论,建立深井地埋管换热器井孔内、外传热模型。以现场实验监测数据为依据,通过连续介质空间耦合求解方法,开展复合式系统典型参数对地埋管换热性能的敏感性研究。当地热水开采量由0 m^(3)/h提高到75和150 m^(3)/h时,深井地埋管换热功率分别提高75和108 kW。研究表明,通过有序调节地热水开采量与井间距,可改变热储层中的传热机制,强化深井地埋管的传热过程。然而,随着地热水开采量的增大,深井地埋管换热功率增幅降低;地埋管埋深与循环水量的变化对于地埋管换热性能的敏感性减弱。