T2Well单井地下水源热泵水-热耦合数值模拟研究

以北京地区实际井参数刻画的单井地下水源热泵为研究对象,利用T2Well模拟器对单井系统地源热泵运行过程进行全面模拟,并对主要参数进行敏感性分析,探究对单井系统生产井温度、热突破时间的影响。距离井筒相同位置不同深度的点,埋深越大受回灌水温度的影响越小。每个运行周期结束时,温度场分布都能得到一定程度的恢复(同一周期内初始温度场相比)。水平方向渗透率同垂向渗透率的比值越大,越有利于回灌水在含水层中的运移,可有效保证热泵系统的取热温差。初步预计一个单井水源热泵系统能满足北京地区约1.5万m^2面积建筑的供暖需求,约1.6万m^2面积建筑制冷需求。

越流型单井系统含水层渗流传热规律研究

单井抽灌技术具有节约打井成本、盘活老井的经济优势,但由于存在热贯通问题,长期稳定的换热效率难以保证.而天然条件下的含水层多是由透水性较好的含水层和弱透水层组成的越流型结构,其中弱透水层由于具有低渗水性,可以有效地减缓含水层内的热贯通现象,对单井抽灌系统的可持续运行具有重要意义.鉴于弱透水层对越流型单井抽灌系统的取热效率有重要影响,同时越流型含水层的渗流规律尚不明确,因此有必要对其渗流传热规律进行研究.本文搭建了越流型单井抽灌系统室内渗流砂箱实验台,研究了弱透水层的存在对单井抽灌系统的传热特性以及含水层渗透性能的影响.结果表明,在边界补给充足的条件下,单井抽灌系统可以维持长期稳定的取热效率,4组不同抽灌流量工况下的稳定抽水温度分别为55.1℃、51.3℃、48.1℃、46.0℃,换热量分别稳定在0.93 kW、1.11 kW、1.18 kW、1.24 kW;含水层渗透系数随抽灌时间呈指数变化,抽水层渗透系数随抽水时间的增加而增大,而长时间回灌则降低了含水层的渗透性能,4组抽灌期的渗透系数分别减小27.0%、27.5%、28.1%、29.8%;根据实验结果得到了相对稳定时系统抽水温度的实验关联式以及含水层渗透系数的变化关系式.本文得到的研究结果可以为该类系统的后续研究提供一定的基础.

地热资源的开发利用及可持续发展

地热资源作为一种新型能源矿产,具有分布广泛、易于开发等特点,其利用方式主要有地热发电和地热直接利用两种。我国具有良好的地热资源条件,主要为中低温地热资源。据计算,我国12个主要沉积盆地的地热可开采资源量为7500×1018J,相当于2560×108t标煤。当前,我国地热资源利用方式主要以供暖、洗浴、种植等直接利用为主;地热发电发展缓慢,主要分布在西藏;利用热泵技术开发地热资源得到了快速发展;油区地热资源的开发利用也取得了良好的经济和社会效益。但同时我国地热资源产业也面临着一些问题,包括大部分地区尚未开展地热资源勘查评价,影响了地热资源规划的制订及地热产业的发展;防腐、防垢技术还需要进一步加强研究;地热回灌率普遍过低;增强型地热系统研究有待加强等。为了促进地热资源的可持续发展,建议在加大地热资源勘查力度的同时,应以浅层地温能和热水型地热资源为主,发挥热泵技术的优势,开展地热资源的综合利用及梯级利用;重视和加快油气区地热资源的利用;在西藏等适宜地区加大高温地热能发电利用;集中全国优势技术力量,在一两个有利区域开展增强型地热系统技术探索;此外,走回灌开发道路是地热资源开发利用的必然选择。

漯河市浅层地热能开发利用评价

在漯河市评价区不同区段布设了3眼地下水换热孔和4眼地埋管换热孔。通过抽水试验、回灌试验及现场热响应试验研究,取得了计算所需的含水层水文地质参数及岩土层热物性参数。采用单指标综合评价法和层次分析法对评价区进行了适宜性分区评价,地下水源热泵适宜区、较适宜区总面积为256.45 km^2,地埋管热泵适宜区总面积为531.2 km^2。对评价区浅层地热能储存量及地热能可利用量进行了计算及评价,浅层地热能储存量为2551.15×10^12 kJ,地下水源热泵形式可利用的浅层地热能资源量108.58×10^12 kJ/a,地埋管形式可利用的浅层地热能资源量80.58×10^12 kJ/a。该评价工作为漯河市浅层地热能开发利用规划和布局提供理论和技术支持,对同类城市浅层地热能的开发和利用具有一定的借鉴意义。

廊坊地区浅层地热能开发前景及地下水回灌试验研究

本文在对廊坊市万庄镇的浅层地热资源量进行概算的基础上，对水源热泵在该区的推广可行性做了评价；并且通过野外场地试验，对该区地下水供给能力及回灌能力进行了研究。得出如下主要结论：（1）该区域浅层地热能储量丰富，总储量约为18075．0×1010KJ，相当于标准煤616．8×104t，具备推广水源热泵的基础条件。（2）研究区浅层含水层富水性较好，水质较好、供水能力较强，满足水源热泵的运行，也利于地下水回灌，不引起水资源的浪费。（3）在不引起次生环境地质问题前提下，建议在水源热泵系统运行时单井抽水量控制在80m3／h左右，单井回灌量不超过40m。／h，采用一抽两灌的原则配置抽、灌井数量，抽水井和回灌井的井间距控制在70～80m，这样能够使得被抽取的地下水基本得到回灌补给，也可合理的利用浅层地热资源。

水源热泵开发浅层地热能回灌问题研究

水源热泵是浅层地热能开发中重要的技术方法之一,针对回灌难是困扰我国地下水源热泵发展的瓶颈突出问题,分析了影响因素,并提出了解决措施。结果表明,金属井管腐蚀结垢是造成回灌难的重要因素,PVC-U塑料管是成井最佳管材,可有效解决回灌问题。

山东温石塘地热田回灌补源压裂增注试验

地热田回灌补源是实现地热能资源可持续开发的新技术,用于解决地热能补给,提高地热能利用率。其方法是在距开采井一定距离,施工一眼注水井,通过注水井向地下注入一定比例的水量与热源再交换,提高热能资源量。介绍了对注水井实施压裂、增加对地热井注水量的新工艺。经水力压裂和抽水试验,增注水效果明显,为我国合理开采利用和保护地热能资源提供了一种新的技术方法。

单井抽回两用系统在浅层地热能开发中的应用

针对传统的一井抽水多井回灌技术和工艺存在占地面积大、管理不便等问题,在分析目前水源热泵地下能源采集系统问题的基础上,经研究和试验,设计并选择单井抽回两用系统的成井方法,实现了在同一眼井中达到抽取地下水和回灌循环水两种功能。通过设计改进和实际应用及运行,结果表明该系统性能稳定、能量交换效率高、室内温度适宜舒适,达到了预期效果和目的。

北京某厂区地埋管地源热泵系统运行分析及建议

为了分析地埋管地源热泵项目的运行情况和影响因素,提高地埋管地源热泵系统的科学性和合理性,以北京某厂区地源热泵系统项目为例,介绍了项目勘察和系统设计情况,并与实测的运行2年内岩土体温度场的热平衡及温度变化、地埋管进出水温度及单孔延米换热量等指标进行了对比分析。监测表明,该项目岩土体热平衡分析结果与岩土体温度实测分析结果基本吻合,冬季、夏季实际运行工况优于测试工况,实际单孔延米换热量小于相同工况下根据测试条件反推出的单孔延米换热量。同时进一步指出地埋管地源热泵项目应该加强前期勘察及热响应测试、后期运行维护管理和长期监测。

三种垂直埋管土壤热交换器冬季供暖的实验对比研究

本文提供了测量垂直埋管土壤热交换器换热量相对精确数据的实验过程,并对高密度聚乙烯单U型管、高密度聚乙烯+不锈钢单U型管、高密度聚乙烯双U型管三种管型布置进行了实验对比研究。对在北京南部自主建立的地源热泵实验系统的垂直土壤热交换器的换热量、土壤热交换器的进出口水温、三种管型布置供水温度的下降速率进行了实验和分析,相信本文结果对于地源热泵理论研究及工程设计具有一定的参考价值。

商丘市城区地源热泵适宜区浅层地热能可利用量评价

采用热储法和单孔换热功率法对商丘市城区浅层地热能储存资源量及地源热泵适宜区浅层地热能可利用量进行估算和评价,得出商丘市浅层地热能资源总储量为992.96×10^(12)k J,在地源热泵适宜区150m以浅的范围内,可利用的浅层地热能资源量为198.50×10^(12)k J/a,折合标准煤为677.29×10~4t/a,实际应用后可以实现减排二氧化碳量1664.10×10~4t/a。

天津市地热供热单井回灌整合方法探析——以河西区某井为例

天津是我国地热资源开发较早的地区之一,但是随着需求的不断增加,地热资源开采量不断加大,影响了地热资源的可持续开发利用。地热供暖单井的资源整合是地热资源保护的重要工作之一,通过对河西区某井的地热资源整合,实现了地热资源的回灌开采模式,年新增地热回灌量37×104,,m3,为今后地热资源的整合工作起到了示范作用。

水文地质参数对单井回灌地下水源热泵抽水井温度场影响

采灌区温度差的变化将直接影响到热泵机组的工作效率和工程的持续利用寿命,而采能条件下水文地质参数是温度场演化的重要影响因素.应用FlowHeat有限差分模拟软件,对水文地质参数对承压含水层温度场的影响进行了数值模拟,结果表明:渗透率和孔隙度的综合作用、不同的孔隙度对抽水段温度的影响甚微,但是随着渗透比的升高,即竖直渗透率的降低,抽水温度的变幅不断减小.在其它条件不变时随着含水层的厚度越小,抽水段的温度变幅越大.

地源热泵技术研究新进展

简要介绍十二五期间地源热泵技术的部分研究进展,包括采用分布式光纤测温系统测温、利用柱模型计算测试结果、可得到厚度大于0.25 m地层热物性参数的新型岩土热物性测试的研发,单井循环换热地能采集井示范研究与技术规范编制;单井循环换热地能采集井模型研究及地温场预测评价;智慧能源管理系统平台软件(High Efficient智能能源管理系统)的研发等。

基于Origin的渗透系数衰减方程在地热水回灌中的应用

孔隙型热储层的回灌过程中,由于物理堵塞、生物化学堵塞、悬浮物堵塞和气体堵塞,热储层的渗透性下降,回灌能力变弱.为了定量查明渗透系数的衰减,以辽南地区某回灌试验为例,使用Origin软件计算出研究区渗透系数衰减方程,在此基础上计算了回灌井灌压-时间关系曲线和回扬周期.研究表明,利用Origin软件求取渗透系数衰减方程具有方便快捷、规范性好等优点,可在回灌试验数据处理中推广使用.

开采性单孔抽水试验在金阳水电科技园地下水资源评价中的应用

在水文地质及水资源调查的基础上,通过开采性单孔抽水试验,对金阳水电科技园的地下水资源总量、单孔出水量及可开采量作系统分析。通过实例简要介绍单孔抽水试验的安装、抽水过程及资料整理,并简述目前开采应该注意的事项及采取的措施。

浅层地热能开发回灌井施工技术研究--以郑州市东、西部新城区为例

地下水回灌是浅层地热能开发利用中不可缺少的环节,回灌井是实施回灌的关键设施,其施工技术是影响回灌效果的重要因素。选取郑州市东部新城区、西部新城区浅层地热能开发的回灌井为研究对象,分析不同区域地质条件的差异,通过回灌井结构分析地下水的回灌机理,论述影响回灌效果的因素。结合试验井施工情况,论述泥浆正循环钻进、泵吸反循环钻进、冲击钻进等不同钻进工艺的适用条件和施工中存在的问题,以及钢筋砼管、钢管和U-PVC管等不同成井管材对回灌效果的影响,探索提高单位回灌量的针对性措施,为今后郑州市及周边地区浅层地热能开发回灌井的施工提供参考。

新型同径分层止水工艺在地热探采深井的应用

原平大营地热探采结合深井完钻井深3088 m,为探明494~3088 m变质岩地层的水文地质参数和水源补给情况,基于岩心和测井资料划分4个抽水试验段,且试验后需要恢复目的含水层。根据“一孔同径分层止水”原则,设计了管内止水托盘止水、管外止水伞止水的新型同径分层止水工艺。该工艺简化了井身结构,避免了管外投粘土球、注水泥等堵塞含水层的情况。现场实施表明,该工艺止水效果完全满足水文地质抽水试验要求,可为同类工程提供经验和借鉴。

北京某住宅小区地热供暖技术改造及节能分析

针对北京某住宅小区地热供暖项目在运行中出现的问题,提出具体的针对性技术改造措施,并分析改造后在一个完整供暖季的实际运行数据,通过绘制整个供暖季地热水逐日温度曲线、压力曲线及流量曲线等图件,直观说明技术改造的节能效果,达到预期目的。提出在进行地热供暖设计时,控制策略的选择至关重要,应注意区别传统的热力站控制策略,根据地热供暖的特性选择合理适宜的控制策略。

铁离子含量对水源热泵浅层地热能开发利用的影响

地下水水源热泵浅层地热能是指地下水在抽水回灌过程中,利用水源热泵提取水中的热能,或用于空调制冷产生的能量转换。地下水源热泵地热能是浅层地热能的一种主要类型。本文简要介绍铁离子对吉林地区浅层地热能开发利用的影响。