干热岩热能重力热管采热系统数值模拟研究与经济性分析

利用超长重力热管开采干热岩热能可以避免增强型地热系统存在的工质损失、腐蚀结垢和井下连通困难等问题;相比于单井井下换热器系统,热管管内液-气相变使得管壁与热储之间的传热温差增大,使用重力热管开采地热能有望获得更高的单井采热量。本文开发了能对重力热管内部过程与裂隙热储渗流过程进行耦合求解的数值模型,模拟了管长4500 m的重力热管地热系统运行过程,研究了裂隙热储中的流体自然对流对地热系统性能的影响,并与套管式井下换热器地热系统进行了对比研究。进一步分析比较了重力热管、套管井下换热器、增强型地热系统电站的发电成本。研究结果表明,重力热管地热系统单井发电量可达240 kW以上,发电成本约为1.124 CNY/(kW·h),与增强型地热系统电站发电成本接近,优于井下换热器式地热系统;如果利用废弃油气井建设重力热管地热系统,发电成本仅0.644 CNY/(kW·h)。

超长重力热管传热性能实验研究

用于干热岩热能开采的增强型地热系统存在投资高、风险大、工质漏损、设备腐蚀、地面沉降等问题,利用超长重力热管进行地热开采可以有效规避这些问题。搭建了超长重力热管实验平台,实验研究了超长重力热管的适宜充液量、运行的稳定性和不同冷却水流量下的传热性能并分析了其可能的原因;研究表明在恒定加热功率下,热管的合适充液量为蒸发容积的40%左右,在运行期间,与传统短热管相比,超长热管展现出了强烈的振荡性,振荡频率与加热功率和充液量息息相关;在恒定加热功率下,随着冷却水流量的增加,热管采出功率先增加后逐渐趋于平缓。此外,特别探讨了热管在极端充液量下的传热性能,研究表明在极端充液量下,热管底部形成一定高度的气柱,由于气柱的持续存在导致热量无法传递到热管顶端。实验结果初步证实了超长重力热管在开采干热岩热能上的可行性,为下一步的实际应用提供了基础支持。

EGS热储基于微震数据反演模化及其采热性能分析

人工热储的特性对增强型地热系统(EGS)的性能具有决定性影响,正确还原人工热储的结构特征对EGS实际工程具有重要意义。结合Habanero EGS地质、微震数据等信息,重建出热储的渗透率与孔隙率的空间分布,进一步采用自主开发的三维动态模拟软件,对热储中的渗流场、温度场和EGS的采热曲线进行数值模拟,并将其结果与分块均质热储EGS进行比较,当流体循环流量为15 kg/s,EGS运行到第15年时,非均质热储EGS的采出温度比分块均质热储EGS低9.3℃,前者的累积热采出量比后者低3.7%,热储的非均质性会导致EGS采热性能显著下降。

增强型地热系统水力压裂与声发射监测室内实验研究

增强型地热系统(enhanced geothermal system,EGS)以干热岩热能的开采和利用为目的,正逐渐成为世界各国的重点研究对象。除了建立EGS野外试验场开展实际场地研究和技术示范外,亦有必要开展相关的室内实验研究,研究或验证相关关键技术,为野外场地建设提供理论基础和技术支持。本课题组自主研发了模拟地下真实环境的实验系统,开展了尺寸为400 mm×400 mm×400 mm的花岗岩水力压裂实验,通过声发射事件监测到的声发射数据,分析了裂缝的扩展规律,并进行了初步的水力连通实验,探讨了各采出井的流量分配,研究了从注入井到生产井的水力连通特性。结果可为数值模拟提供基础数据,为野外试验场地的建设提供参考。

俄罗斯材料科学研究考察局部

俄罗斯材料科学研究考察局部李庭梁（贵金属研究所，昆明６５０２２１）为了筹备第三届中国和俄罗斯双边“新材料、新工艺研讨会”，中国组委会代表团一行８人于１９９４年１２月８日至１９日在俄罗斯莫斯科及卡鲁干地区进行了会谈和参观。代表团先后访问了卡鲁干地区“格...