裂缝分布对CO_(2)-EGS热提取的影响研究

地热能是一种极具潜力的可再生能源,已引起广泛关注。在深部地热储层中,人工改造后形成的复杂裂缝网络为热提取提供了重要通道,裂缝空间分布将会直接影响热提取率。为探究裂缝不同空间分布对采热性能的影响,以幂律分布的裂缝网络为基础,采用TOUGH2MP-FLAC^(3D)框架下建立的THM耦合模型,系统研究不同裂缝长度指数(a)、密度(β)的裂缝网络对新型增强型地热系统(CO_(2)-EGS)采热性能的影响。并以热突破时间、EGS寿命、产热率与总产热能以及产热效率5种评价指标对储层热性能进行详细评估。结果表明,在恒速注入的情况下,裂缝长度指数a越大,长裂缝占比越小,注采井之间形成的贯穿裂缝数量越少,裂缝宽度越大,致使生产温度、产热率降低越快,更早达到热突破,从而缩短EGS寿命,降低总产热能。当a相同时,裂缝密度β越大,裂缝数量越多,生产温度与产热率降低越慢,延长热突破时间与EGS寿命,提高产热量。热突破时间最高可增加15.65 a,EGS寿命增加约10 a,总产热能增加约22.77%。而当长度指数a增长时,热突破时间最多缩短了13.1 a,总产热能降低20.8%。因此,长裂缝占比提高和裂缝密度增加有助于提高注采井之间裂缝的连通性,促进流体对流换热,更好地发挥裂缝在热开采中的作用,提高采热量。研究结果为干热岩造缝增渗改造提供一定的理论指导。

VEGF System in Dog’s Thymus—Temporal Expression

Given the importance of the thymus to the immune system and the limited knowledge about its development and involution processes, this study evaluated the expression of the vascular endo-thelial growth factor, a key angiogenic factor for the formation of vascular tissue bed and modulation of functions related to cell proliferation and migration, hormone synthesis, and immunomodulation. In this study, thymus samples of dog fetuses (30, 40, 50 and 60 days old), and young (180 days old) and adult (365 days old) dogs were submitted to real-time PCR and Western blot. Time-dependent changes were observed for proteins and genes associated with the development of the vascular system, such as VEGF-A, VEGF-C, Flt-1, KDR, FLT-4, and EG-VEGF. This result demonstrates that these system components play different roles during development and involution of the thymus. Possible functions, such as the modulatory effect on vasculogenesis and microenvironment, influence the proliferation and differentiation of thymocytes, T cells maturation, cell-cell interaction and hormone secretion.

深部地热能系统主要挑战与耦合储能的增强型创新开发模式

中国在中低温地热能直接利用方面早已领先全球,但在深部地热能发电方面却发展缓慢。深部高温高压环境下岩石渗透性降低,深部地热能开采需要建立工程型地热系统(Engineered Geothermal System,EGS),通过水力压裂对储层进行改造,以获得具有较高渗透性的人工地热储层。由于目前常用的深部地热能储层改造技术主要借鉴油气增产领域的水力压裂工艺,在热储改造效果、地震风险控制、高效取热等方面受到限制。首先总结深部地热能水力压裂的特点为:裂缝破坏主要以剪切机理为主;冷水回灌引起的温差效应产生拉应力会促使裂缝向更远处扩展;持续的注水使注入井井筒压力高于地层压力,有助于保持裂缝处于张开状态。因此,EGS水力压裂不需要使用支撑剂,与依靠支撑剂的油气井增产压裂完全不同。同时,系统剖析EGS面临的发电产能低、注采连通差、诱发破坏性地震以及无补贴难盈利4大难题与挑战。从创新压裂和循环利用层面提出耦合储能的增强型创新开发模式(Regenerative Engineered Geothermal System,REGS),通过数值模拟研究REGS的优点。结果表明,采用水平井非等距、非等面积、非等注水量分段压裂,可以提高注水井与生产井的连通能力。通过优化压裂工艺,采用多段压裂模式,每次压裂初始期间快速提高注水速率,而后期缓慢降低注水速率,避免井筒压力的突然波动,可以达到控制诱发地震震级的目的,避免产生实质性伤害地震。结合可再生能源大规模地下存储,既能实现多能互补,又能提高REGS项目生产寿命和盈利能力。研究成果有助于为我国深部地热能热电联产和储能一体化技术的试点和标准化推广奠定基础。

干热岩压裂储层布井方式优选数值模拟

增强型地热系统(EGS)是从干热岩储层中提取热能的重要手段,而布井方式是影响其采热效果的关键因素,目前开展的布井方式研究较少考虑压裂储层开采模型的影响。建立了干热岩压裂储层采热的数值模型,通过不同位置的基质岩体温度下降幅度、热提取率、采出温度和采热功率对比分析了4种不同的布井方式对EGS采热性能的影响。结果表明:相较于直井,水平井的流体热交换的面积更大,能充分开发裂缝间的热量。在生产30 a时,考虑水力压裂裂缝连通的情况下,水平井一注两采模型的采热效率最高,其在垂直于井方向上温度波及范围约690 m,基质岩体平均温度下降38.09 K,热提取率为24.42%,采热功率为3.5 MW。研究成果为提高地热系统产热量、实现干热岩高效可持续开发提供了理论参考。

美国FORGE计划犹他州干热岩开发示范项目进展综述

21世纪是全球能源获取方式发生重要变化的时代。现有以煤炭、石油、天然气等传统资源为基础的能源正在逐渐被风能、太阳能、生物质能、地热能等环境友好、低排放的绿色能源所取代。干热岩是一种不含原生水(或含少量水但不能流动)的高温地热资源,可通过水力刺激改造形成增强型地热系统储层,从而提取数量相当可观的地热能。本文以美国能源部正在组织实施的FORGE计划犹他州干热岩示范项目为研究对象,综述了项目在场地地质条件表征、基础设施建设等方面取得的主要进展与成果,总结了项目在高温硬岩钻井、储层建造、微震监测等方面取得的广泛且深入认识,从统筹部署、组织实施、场地表征和设施建设、关键技术装备突破、数据共享等方面提出了值得我国借鉴参考的具体实践。

美国干热岩“地热能前沿瞭望台研究计划”与中美典型EGS场地勘查现状对比

美国能源部正在实施干热岩"地热能前沿瞭望台研究计划"(FORGE计划)。它是以经典干热岩定义的干热岩勘查开发为约束,通过增强型地热系统(EGS)示范工程建设实践,形成新一代EGS试验平台。美国本着"可复制的结果=巨大的潜力"的理念,实现干热岩勘查开发技术新突破,以满足美国1亿家庭绿色电力供应为实际应用目标。中美典型EGS场地勘查现状对比结果表明:犹他州米尔福德与青海省共和县恰卜恰两个典型EGS场地具可比性,大致处于"并跑"的水平;在天然裂隙系统、原位地应力场、压裂参数获取与压裂方案制定等方面,米尔福德EGS场地有所超前。据此建议有关部门加快青海省共和县恰卜恰EGS场地进入勘查开发阶段,以提高我国干热岩勘查开发技术水平,早日实现EGS工程化。

EGS水岩作用对地热储层孔渗特征影响的模拟研究

增强型地热系统(EGS)是一种开发利用深层地热能的工程,在工程的长期运行过程中水岩作用对储层孔渗特征的影响不容忽视。以松辽盆地泉头组流纹岩和青海贵德扎仓沟地区花岗岩为研究对象,借助TOUGHREACT程序模拟EGS水热循环过程中岩性和注入水温度对水岩作用的影响,并分析研究水岩作用引起的储层孔渗特征的变化。结果表明:模拟时间达到10 a时,储层的孔隙度和渗透率在注入井附近增大,在靠近生产井的区域减小。

水流损失和热补偿共同作用对增强型地热系统(EGS)产能影响的研究

基于青海共和盆地-3705m地热田实测数据,结合流固耦合传热理论并运用Comsol软件,建立了离散型裂隙岩体流体传热模型。考虑水流损失和热补偿共同作用,模拟得到了开采过程中上、下岩层(盖层和垫层)为绝热不渗透、传热不渗透、渗透传热时,储层(上、下岩层和压裂层)温度场的变化特征,分析了产出流量、水流损失、产出温度、产热速率的变化规律。研究结果表明:采热过程中产出流量始终小于注入流量;产出流量增幅速率先增大后减小,最后趋于稳定,前3a产出流量增幅超过总增幅量的3/4;忽略水流损失,将高估产热速率,采热初期甚至达到考虑水流损失时产热速率的3倍以上;考虑水流损失,产热速率呈先快速上升再趋于稳定后逐渐下降的趋势,最优开采时间为3a^11a;研究上、下岩层对产出温度的影响,仅考虑传热,采热寿命延长5.43%,同时考虑渗流传热时,采热寿命延长2.71%;采热前9a,水流损失占主导作用,即流入上、下岩层水流损失对产热速率的影响高于热补偿效应,开采10a后,热补偿效应占主导作用;同时考虑水流损失和热补偿效应得到的产热速率变化规律与实际工程更为符合,建议选择低渗透能力的上、下岩层延长增强型地热系统(EGS)运行时间。

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。

冷冲击作用下干热岩井井筒裂纹扩展数值模拟研究

干热岩(HDR)是一种清洁可再生能源,主要通过增强型地热系统(EGS)进行开发。在EGS工程中,无论是注入井还是生产井的建设都需要采用地热钻井技术,而高温高压钻井过程中地层破裂、井壁坍塌等现象是干热岩钻井施工面临的重要问题。在温差作用下,岩石的矿物颗粒由于其热膨胀、冷收缩特性的差异性,矿物颗粒之间产生温度应力,导致岩体发生热破裂。本文借助RFPA数值模拟软件,对干热岩开采过程中井筒花岗岩冷冲击作用下的裂纹扩展进行研究。结果表明:井筒模型在冷冲击过程中,岩石表面拉应力随着冷冲击时间的增加,先升高至峰值后缓慢下降。裂纹扩展可以大致分为前、中、后期。冷冲击前期,井筒周围出现环形拉应力区,开始出现均匀的微小裂纹。冷冲击中期,随着时间的增加,拉应力区逐渐向井筒外围扩展,裂纹随着拉应力区向外扩展。冷冲击后期,拉应力大小逐渐降低直至小于模型抗拉强度,裂纹扩展速度减缓直至停止扩展。围压、井径、温度对井筒围岩冷冲击时的破坏损伤效果影响显著,其中,温度对冷冲击裂纹扩展起到促进作用,围压对冷冲击裂纹扩展起到抑制作用,井径对冷冲击裂纹扩展起到促进作用。

热储分层影响EGS采热的数值模拟研究

由于岩石构造不同、天然裂隙的差异以及压裂过程的随机性等因素,增强型地热系统(EGS)人工热储通常具有较强的非均质性。探究热储的非均质性对EGS热开采过程的影响,对EGS性能预测与分析评价有重要意义。论文考虑到热储沿深度方向的非均质性,基于等效分层多孔介质物理模型,并使用自主开发的EGS数值模型,模拟了多个具有分层热储EGS的长期运行过程,发现热储深度方向上非均质性对热能的开采影响显著,而流量分布的不均匀性是导致系统采热性能下降的主要原因。为了方便分析和评价,我们建立一种新的定量化描述热储非均质性的方法,然后基于更多的非均质热储EGS算例结果,拟合得到EGS采热性能与热储非均质性的定量关系式。

沃尔沃豪华大客车EGS系统的结构原理与诊断

介绍沃尔沃豪华大客车EGS系统的结构原理与故障自诊断。EGS系统是沃尔沃豪华大客车变速器的电控气动式变速操纵机构,驾驶员通过该机构,可以使换档操纵更加准确、快捷、方便。

热补偿条件下双井EGS产能和寿命预测方法研究

增强型地热系统(Enhanced Geothermal System,EGS)作为干热岩资源开采的有效手段,具有广阔的发展前景和巨大的利用价值,因此,对其进行产能和寿命预测显得尤为重要。为实现双井EGS产能和寿命预测,利用理论推导和数值模拟的方法对不同工况下的EGS系统进行产能分析,最终得到双井EGS产能和寿命预测方法。首先,以Dupuit公式与吸放热公式为基础,建立EGS产能和寿命控制方程,为EGS寿命预测提供理论支撑。然后,根据地下水流动方程和热传导方程,结合牛顿冷却公式,分析出影响EGS产能和寿命控制方程中4个未知参数(热储减少热量、大地热补偿热量、生产井平均产出温度和热储形状系数)的5个因素分别为热储初始温度、热媒介质注入温度、热储体积、热储比表面积和EGS运行时间。在考虑大地热补偿的情况下,利用双井EGS的3维数值模拟分别对不同工况下的热储发生热突破时各未知参数的影响因素进行分析、修正和定量化研究,得到4个未知参数随5个因素变化的具体预测公式。基于上述结果得到一种适用于双井EGS产能和寿命的预测方法,即:利用EGS产能和寿命控制方程、4个未知参数的预测公式及热储渗透率对双井EGS产能和寿命进行预测。最后,利用于双井EGS产能和寿命的预测方法预测已有文献的工况并进行比较,两者结果较吻合,证明了控制方程和预测公式的适用性和预测方法的准确性。

EG蒸气喷射泵的研制

简单描述EG蒸气喷射泵在聚酯生产领域的应用 ,肯定了EG蒸气喷射泵在清洁生产方面的优点 ,介绍了小型EG蒸气喷射泵的开发过程 ,特点 ,以及在 30

聚酯装置EG系统优化

阐述了酯化工艺塔的各项优化措施,降低了乙二醇(EG)的损耗,并对EG系统流程进行了优化改造,降低了装置综合能耗。

山羊鞋面革复鞣加工中的EGS系统

系统地论述了EGS系统在山羊鞋面革复鞣加工中的应用,并从:漂洗、软化、复鞣、中和、填充、染色加脂、粒面填充几个方面进行了介绍。EGS系统应用于山羊鞋面革复鞣工序中,可以在很大程度上提高革的质量和档次。

国内设计聚酯装置的EG循环系统改造

对国内设计的聚酯装置EG循环系统存在的问题进行了分析,并提出了解决方法,使得EG循环系统的设置更加合理,可以解决实际生产中碰到的问题,提高了装置运行和产品品质的稳定性。

聚酯生产线真空EG喷淋冷凝器设计的改进

通过分析比较不同聚酯工艺装置的真空EG喷淋冷凝器,结合不同类型冷凝器的优缺点,对聚酯真空EG喷淋冷凝器进行自主优化设计,并在工程实践中进行设计改造,对喷淋冷凝器的结垢、缩径和堵塞[1]等问题有了明显的改善,起到很好的效果。本设计是在满足工艺要求前提下,对喷淋冷凝器的结构进行了一定的改进,使得喷淋效果更佳,可简单实现在线拆换喷嘴进行清洗,使得操作简单化。

应用于EGS的两级闪蒸-Kalina循环联合发电系统热力性能研究

为更高效利用增强型地热系统(EGS)热源,在闪蒸系统和Kalina循环系统基础上,提出了两级闪蒸-Kalina循环联合发电系统。通过建立联合系统的热力学模型,综合考虑热源温度、冷却水温度和氨质量浓度等参数,研究闪蒸温度在90~150℃对系统热力性能的影响。研究结果表明:联合系统的热力性能随着闪蒸温度的提高呈先增大后减小的趋势,在不同因素下都存在一个最佳闪蒸温度。热源温度提高,对应的最佳闪蒸温度线性增大,而冷却水温度和氨质量浓度提高,对应的最佳闪蒸温度则基本相同;在同一闪蒸温度下,热源温度越高、冷却水温度越低,系统性能越好;而当氨质量浓度提高到0.8后,对系统性能的影响并不显著。