换热单元体展布特征对水平井多级压裂的EGS采热的影响

借鉴页岩气等低渗透非常规油气资源体积压裂技术,水平井分段多级压裂技术可用于构建增强型地热系统(EGS)人工热储。基于EGS储层压裂呈现出的较强非均匀性,构建EGS水平双井非均匀多级压裂模型,通过调整换热单元体(HTU)厚度、展布类型分别设计多组算例,研究换热单元体展布特征对水平井多级压裂的EGS采热的影响。为表征换热单元体展布的非均匀性,引入优势厚度比的概念。研究结果表明:非均匀压裂的热储层中,系统产出温度与压裂级数呈不严格的正相关性,还受到换热单元体展布特征的影响,与储层换热单元体的优势厚度比呈负相关性;非均匀压裂的热储层中,通过封堵劣势换热单元体或增强储层压裂使换热单元体均匀化,均可增强系统的采热性能。

平行多裂隙模型中换热单元体对EGS釆热的影响

增强型地热系统(EGS)是开发深层高温地热能的有效途径.本文在垂直单裂隙模型(SVFM)的基础上构建了平行多裂隙模型(MPFM),验证了其可靠性及优越性,创新地提出了换热单元体(HTU)的概念,将对整体热储层的研究集中于采热基本单元上,并利用此模型对EGS采热过程中裂隙流体及热储层温度场的演化进行模拟.基于介质分类,将采热的影响因素分为流体和岩体.本文针对岩体热储层分别设计多组案例,分析了岩体HTU尺寸及储层初始温度对釆热的影响.结果表明,HTU的厚度与流体产出温度呈负相关,但与热储层的热采率呈正效应;HTU的长度与采出温度和热储寿命呈正相关;热储层的初始温度也与流体采出温度呈正相关,对热储寿命影响不大.因此,热储层激发越充分,对流换热越充分,采热效率越高.注采策略应与热储层的激发情况相配合,才能取得较好的热开采效果.

基于单元体理论的球床堆积结构与传热算法研究

以球床堆积结构为分析对象,利用离散单元法(DEM)进行数值模拟,实现球床的堆积并取得良好结果。随机堆积的球床中极少有颗粒达到最密集堆积状态,在靠近球床壁面处孔隙率迅速增加。对整个球床进行Voronoi单元体划分以分析球床局部结构,在大空间区域处堆积具有随机特点,在靠近壁面处呈现有序堆积特征。对每个单元体建立热平衡方程,实现对球床局部温度场的仿真,温度场计算结果与实验结果符合得很好。

高温球床辐射换热机理研究

以角系数为切入点研究球床辐射换热机理,在球坐标系下推导出2个单位球之间角系数的解析表达式。对于角系数的数值计算,蒙特卡洛法可以达到很高的计算精度,适合用于大规模并行计算。在球床中由于颗粒球之间的相互阻挡,在球心距超过2倍球径时2个球之间的角系数近似衰减为零。利用voronoi单元体对球床进行空间局部划分,在体心立方（BCC）、面心立方（FCC）和随机堆积中近似认为所有存在辐射关系的颗粒球均在2层Voronoi单元球内,颗粒球数量为60~80个。在可接受的范围内忽略了大量辐射关系极弱的颗粒球,大幅度简化了球床辐射计算模型。

稠密颗粒系统辐射换热算法研究

本文在不同空间尺度下研究稠密颗粒系统的辐射换热,提出短程辐射模型、长程辐射模型和微观模型.长程辐射模型考虑了所有存在辐射换热关系的颗粒对,而短程辐射模型仅考虑距离较近的颗粒球。通过和现有的经验关联式比较,当材料热导率远大于辐射等效热导率时(Λ>10),长程辐射模型能准确地预测辐射换热。而当两者在同一量级上时,辐射换热被严重高估。此时,短程辐射模型显示出更好的计算精度,

基于平行多裂隙模型美国沙漠峰地热田EGS开发数值模拟研究

基于美国沙漠峰地热田地质背景,构建引入围岩的平行多裂隙概念模型对采热过程进行数值模拟研究,结果表明此模型开采沙漠峰热储层是可行的.当系统的循环流量为100kg/s,换热单元体厚度为40 m时,热开采前20年产出温度为210℃,电功率为7.6 MW,50年内产出温度仅下降6.2%,产出温度和产能均符合EGS商业开发的要求.热储激发程度与产出温度、热储寿命呈正相关,并对下伏层围岩热开采呈正效应.裂隙宽度对产出温度影响不大.流量与产出温度及热储寿命呈负相关.