深地能源工程热水力多场耦合效应高效模拟方法

深地能源工程多场耦合效应数值模拟面临的主要难题有深部岩体的非线性力学特性、复杂的赋存环境、以及围岩-结构尺寸相差悬殊的计算瓶颈。针对深地能源工程井筒结构独特的细长型几何特点,将井筒简化为一维线单元,考虑井筒内流体沿井筒轴向的渗流传热,而井筒内流体与周围岩体的换热过程则采用等效换热系数近似考虑,套管和砂浆层的影响包含在等效换热系数中,利用该方法实现了远场尺度深地能源工程热-水-力多场耦合效应的高效模拟。依托中国京津冀及周边地区典型水热型地热田群井系统开展案例研究,不仅证明了该文所提出的数值模拟方法可兼顾百平方千米尺度深地能源工程多场耦合效应模拟分析的精度与效率,还揭示了深部热储温度场、渗流场、变形场的长期演化特征。

通州区地热资源优化开采模式动态研究

地热井的优化开采对地热资源的集约高效利用意义重大。根据北京市通州区地层特征和地热井布局建立了三维热储模型,对储层岩体中热、水进行多尺度耦合模拟,利用抽水试验、回灌试验监测数据进行了模型校正。利用校正后的模型,计算了不同采灌量下的热突破时间,预测了现有模式下热突破引起的地温场变化以及不同采量下抽水漏斗的演化趋势,得出通州区域内25眼地热井开采100年后温度场和水位场的动态云图。基于模拟数据,结合通州区现有采灌条件,提出了“一采一灌”、“一采两灌”、“两采三灌”的布井方案,同时进行了不同采灌量下的温度场、水位场的数值模拟,提出了优化的采灌布井模式,为地热资源长期开发利用提供理论支撑。