增强型地热系统:潜力大、开发难 被引量：38

1

作者 廖志杰 万天丰 张振国 《地学前缘》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第1期335-344,共10页

文中讨论了为什么要开发干热岩地热资源？什么是干热岩系统和增强型地热系统？中国干热岩系统的潜力,如何发展中国的EGS以及我们可供考虑的建议。随着常规能源的不断消耗,可再生能源日益受到人类的青睐。在可再生能源中,地热能的容量最... 文中讨论了为什么要开发干热岩地热资源？什么是干热岩系统和增强型地热系统？中国干热岩系统的潜力,如何发展中国的EGS以及我们可供考虑的建议。随着常规能源的不断消耗,可再生能源日益受到人类的青睐。在可再生能源中,地热能的容量最大,地热发电提供的是基本负荷,但是由于诸多因素,开发滞后。尤其是对潜力大、开发难的增强型地热系统,中国更是从研究到开发,都刚刚起步。如果地热发电的规模要超过风能及太阳能等其他新能源,不能仅靠水热型地热系统的开发利用,而必须重视和利用干热岩资源,大力研发增强型地热系统。中国干热岩系统的潜势如何呢？中国科学院地质地球物理研究所利用921个大地热流数据编制了《中国大陆地区新版热流图》以及3~10km深处不同深度温度分布图,计算了不同深度干热岩地热资源量,总数为2.09×107 EJ;其中主要分布在青藏高原,占全国总资源量的五分之一。作者们认为,干热岩资源的开发和增强型地热系统的建立是一个系统工程,地热资源的开发是一项风险投资,亚经济型的EGS风险更甚。国家必须统一安排和投资。工程项目必须学习国外的经验和吸取开发的教训。要选择关键地区进行试验和研究。作者们建议可考虑选择羊八井地热田的北部作为试验地区。 展开更多

关键词 可再生能源 水热型地热系统 干热岩 增强型地热系统

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世界干热岩地热资源开发进展与地质背景分析 被引量：38

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作者 毛翔 国殿斌 +1 位作者 罗璐 王婷灏 《地质论评》 CAS CSCD 北大核心 2019年第6期1462-1472,共11页

干热岩资源指内部不存在或仅存在少量流体,温度高于180℃的异常高温岩体,是一种极具潜力的地热资源类型.自20世纪70年代美国Fenton Hill项目实施以来,已在全球14个国家实施了41个干热岩开发项目,以干热岩储层建造和连通的目标地层周围... 干热岩资源指内部不存在或仅存在少量流体,温度高于180℃的异常高温岩体,是一种极具潜力的地热资源类型.自20世纪70年代美国Fenton Hill项目实施以来,已在全球14个国家实施了41个干热岩开发项目,以干热岩储层建造和连通的目标地层周围或上部是否存在水热型储层为标准,25个属于传统意义的干热岩开发项目,16个属于增强型地热系统(Enhanced Geothermal System或Engineered Geothermal System,缩写为EGS).从板块构造角度分析,这些干热岩开发项目主要分布在欧亚板块板内地热域、印澳板块板内地热域、东太平洋离散—汇聚板缘型地热域、西太平洋汇聚板缘型地热域和加勒比海火山活动岛弧区.按照盆地类型划分,全球干热岩开发项目所处的大地构造背景包括克拉通盆地、前陆盆地、裂谷盆地、弧前盆地、弧后盆地、近现代火山(火山带)和褶皱带地区,其中以欧洲阿尔卑斯褶皱带磨拉石盆地为代表的前陆盆地,和以欧洲阿尔卑斯褶皱带上莱茵地堑、北美新生代科迪勒拉造山带内华达盆地为代表的裂谷盆地是全球干热岩开发项目最为集中的两种盆地类型.考虑我国干热岩资源分布情况,上莱茵地堑、内华达盆地的干热岩开发历程对我国干热岩资源的勘探和开发具有一定的借鉴作用. 展开更多

关键词 干热岩 增强型地热系统 开发历程 项目分布 构造背景 储层特征

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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 被引量：26

3

作者 张森琦 文冬光 +10 位作者 许天福 付雷 贾小丰 孙晟 翁炜 张杨 杨涛 Joseph MOORE 蒋恕 Rick ALLIS John MCLENNAN 《地学前缘》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第2期321-334,共14页

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&... 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。 展开更多

关键词 干热岩(HDR) 增强型地热系统(egs) 米尔福德egs场地 水力压裂 花岗岩

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增强型地热系统研究综述 被引量：24

4

作者 郭剑 陈继良 +1 位作者 曹文炅 蒋方明 《电力建设》 2014年第4期10-24,共15页

随着全球范围日益严重的能源和环境危机,寻找环境友好型的新型清洁能源成为世界各国的研究焦点。地热能具有稳定、连续、利用系数高等优点,增强型地热系统(enhanced geothermal system,EGS)作为资源丰富的新型清洁能源正在获得世界各国... 随着全球范围日益严重的能源和环境危机,寻找环境友好型的新型清洁能源成为世界各国的研究焦点。地热能具有稳定、连续、利用系数高等优点,增强型地热系统(enhanced geothermal system,EGS)作为资源丰富的新型清洁能源正在获得世界各国的广泛关注。目前EGS的研究方法主要有:(1)建立野外试验场进行直接的工程实践研究;(2)通过数值模拟进行理论分析研究。针对野外试验场的钻井探测、水力激发、微震监测、循环测试等工程研究以及数值模型模拟研究,对国内、外EGS的研究现状进行了介绍。数值模拟部分着重分析目前几种主要的热储层模型构建,包括规则裂隙网络模型、随机裂隙网络模型、等价多孔介质模型等,并且介绍了本实验室在双能量方程模型方面的研究情况。最后分析和展望了EGS研究的发展趋势,以期为我国EGS研发工作提供参考。 展开更多

关键词 地热发电 增强型地热系统(egs) 野外试验场 数值模拟

原文传递

增强型地热系统水平井平行多裂隙换热过程数值模拟 被引量：14

5

作者 肖鹏 闫飞飞 +3 位作者 窦斌 田红 刘恒伟 朱振南 《可再生能源》 CAS 北大核心 2019年第7期1091-1099,共9页

干热岩(HDR)是一种清洁的可再生能源,主要通过增强型地热系统(EGS)进行开发。由于将水平井多裂隙开发技术应用于EGS中,能够提高EGS的经济效益,因此文章建立三维EGS水平井平行多裂隙模型,并采用CFX软件模拟分析了不同注水流量条件下EGS... 干热岩(HDR)是一种清洁的可再生能源,主要通过增强型地热系统(EGS)进行开发。由于将水平井多裂隙开发技术应用于EGS中,能够提高EGS的经济效益,因此文章建立三维EGS水平井平行多裂隙模型,并采用CFX软件模拟分析了不同注水流量条件下EGS的运行性能,揭示了裂隙内流体的流动特征与EGS釆热机理之间的关系。研究结果表明:裂隙中的流体会形成流动短路和流动死角,导致EGS的开采率降低;裂隙中流体的温度场会受到流体的流动特征以及热储层温度场的影响;注水流量是影响EGS运行寿命和开采率的关键因素,较大的注水流量会产生流动短路,进而缩短EGS的运行寿命,但会提高EGS的开采率。 展开更多

关键词 增强型地热系统 干热岩 水平井 平行多裂隙 数值模拟

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利津陈庄干热岩GRY1孔压裂试验研究 被引量：13

6

作者 谭现锋 王浩 康凤新 《探矿工程（岩土钻掘工程）》 2016年第10期230-233,共4页

地壳中干热岩所蕴含的地热能量巨大,已成为世界各国新能源开发研究的一个重要方向。在干热岩热储层建造(EGS系统)与采热技术研究方面,主要有人工高压裂隙、天然裂隙及天然裂隙—断层3种模式。水力压裂是目前人工热储层建造普遍采用的一... 地壳中干热岩所蕴含的地热能量巨大,已成为世界各国新能源开发研究的一个重要方向。在干热岩热储层建造(EGS系统)与采热技术研究方面,主要有人工高压裂隙、天然裂隙及天然裂隙—断层3种模式。水力压裂是目前人工热储层建造普遍采用的一种方法,我国在这方面的研究还停留在实验室模拟的阶段。2014年在山东省利津县陈庄镇完成了1眼干热岩勘探孔施工(GRY1孔),并进行了2组水力压裂试验,取得了较好的效果。本文对该成果进行了简要分析,可为我国后续研究人工热储层建造技术提供一定的参考。 展开更多

关键词 干热岩 压裂试验 增强型地热系统

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中国干热岩开发:任重而道远 被引量：12

7

作者 郑克棪 陈梓慧 《中外能源》 CAS 2017年第2期21-25,共5页

在所有可再生能源发电中唯有地热发电可以作为基础载荷,保持电网安全稳定运行,而要想让地热电力担负起中国能源革命的重任,必须依靠干热岩发电。我国干热岩资源丰富,相当于2013年全国基础能源消耗的4000多倍。受世界干热岩/增强型地热系... 在所有可再生能源发电中唯有地热发电可以作为基础载荷,保持电网安全稳定运行,而要想让地热电力担负起中国能源革命的重任,必须依靠干热岩发电。我国干热岩资源丰富,相当于2013年全国基础能源消耗的4000多倍。受世界干热岩/增强型地热系统(EGS)试验热潮的影响,我国也做出了积极的响应。自"十二五"以来,国家设立了研究项目,国土资源部开始试验勘探,我国第一口干热岩科学钻探深井在福建漳州开钻,还有一些地方也投入了试验。但是从初步成果来看,所获结果不够科学严谨,今后应予以充分重视。中国干热岩发电需要走的路还很长,正确选址—科学钻井—激发压裂—循环连通试验—建设电厂这些步骤要一步一步地走。一些存在歧义和误导的商业宣传应予以纠正。中国地热工作者的责任就是要不断努力改进技术,寻求创新。 展开更多

关键词 干热岩 发电 增强型地热系统 激发压裂 钻井

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渗透率对干热岩开采过程储层变化规律的影响 被引量：11

8

作者 崔翰博 唐巨鹏 姜昕彤 《水文地质工程地质》 CAS CSCD 北大核心 2020年第1期171-180,共10页

热储层由基质系统和裂隙系统共同构成,二者热量传递的方式存在很大区别。仅考虑基质渗透率或裂隙渗透率,与实际采热过程并不相符。只有明确基质-裂隙双重渗透率下热储层的变化规律,才能更为合理、有效地开发地热资源。因此以青海共和盆... 热储层由基质系统和裂隙系统共同构成,二者热量传递的方式存在很大区别。仅考虑基质渗透率或裂隙渗透率,与实际采热过程并不相符。只有明确基质-裂隙双重渗透率下热储层的变化规律,才能更为合理、有效地开发地热资源。因此以青海共和盆地地热田GR1井为研究对象,基于热流固耦合理论,运用COMSOL数值模拟软件,建立双重孔隙介质渗透率水流传热模型。通过考虑不同基质渗透率(0,1×10-18,1×10-16m2)、裂隙渗透率(5×10-11,1×10-10,2×10-10m2),得到了储层温度场、应变场、应力场、位移场变化规律。研究发现:(1)仅考虑裂隙渗透率,会高估储层的开采寿命和产出温度;会低估采热过程中储层产生的压应变和沉降量,表明基质渗透率不能忽略。(2)最优裂隙渗透率为1×10-10m2,此时最适宜进行热开采;裂隙渗透率为2×10-10m2,储层寿命低于50 a。(3)采热初期,相比裂隙渗透率5×10-11m2时的最大压应变,裂隙渗透率为2×10-10m2时最大压应变提高了2. 74倍;采热40 a,相比裂隙渗透率为5×10-11m2,裂隙渗透率为2×10-10m2时,储层沉降量增加0. 164 05 m,沉降区域扩大3倍左右。所得结论对青海共和盆地干热岩开采过程中渗透率与储层变化规律的研究提供了一定参考。 展开更多

关键词 增强型地热系统 渗透率 温度场 应变场 位移场 应力场 青海共和盆地

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探秘“能源新星”——干热岩 被引量：10

9

作者 王文 吴纪修 +1 位作者 施山山 李小洋 《探矿工程（岩土钻掘工程）》 2020年第3期88-93,共6页

干热岩是近些年逐渐发展起来的清洁能源,指埋藏于地球表面3000 m以深,不含或含少量水或蒸汽等流体,温度在180℃以上且渗透率极低的岩体。对干热岩的应用主要是建立增强型地热系统进行发电。目前对干热岩的研究尚处于起步阶段,干热岩的... 干热岩是近些年逐渐发展起来的清洁能源,指埋藏于地球表面3000 m以深,不含或含少量水或蒸汽等流体,温度在180℃以上且渗透率极低的岩体。对干热岩的应用主要是建立增强型地热系统进行发电。目前对干热岩的研究尚处于起步阶段,干热岩的热源、热储、形成机理、埋藏机制等都未形成完整的理论体系,干热岩的开发过程也面临诸如储层改造、高温钻探以及随钻监测等一系列的技术“瓶颈”。干热岩资源储量大,开发利用过程低碳环保、节能高效,是国际社会公认的优质清洁能源,但是干热岩研究程度低,开发难度大,需要不断的知识积累和技术积累。本文从科普的角度列举了干热岩的相关研究现状及存在的问题,以期能让更多的人对这一“能源新星”加深了解。 展开更多

关键词 干热岩 清洁能源 增强型地热系统(egs)

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土酸化学刺激剂提高花岗岩渗透率的试验研究 被引量：9

10

作者 庄亚芹 张灿海 +3 位作者 朱明成 朱永强 骆进 郭清海 《安全与环境工程》 CAS 2017年第2期16-21,45,共7页

增强型地热系统(EGS)是通过人工形成地热储层而从低渗透性岩体中经济地采出热能的地热系统。为了提高热储层的渗透率,需要对热储层实施化学刺激,增加深部岩体中地热能的采收率。以采自青海共和盆地的花岗岩样品(与盆地基底干热岩体的岩... 增强型地热系统(EGS)是通过人工形成地热储层而从低渗透性岩体中经济地采出热能的地热系统。为了提高热储层的渗透率,需要对热储层实施化学刺激,增加深部岩体中地热能的采收率。以采自青海共和盆地的花岗岩样品(与盆地基底干热岩体的岩性相同)为研究对象,选用10%HCl+3%HF的土酸为化学刺激剂,在不同温度和试验时间反应条件下开展了花岗岩化学刺激试验,研究了土酸化学刺激剂对实际EGS储层的化学刺激效果以及溶蚀特征。结果表明:土酸刺激后花岗岩的渗透率明显提高,且其渗透率的提高倍数随温度的升高和时间的延长而增大;化学刺激试验中发现花岗岩化学组成中石英和长石发生溶蚀,而且还生成了氟铝酸钾、氟硅酸钾和石英蚀变矿物。 展开更多

关键词 增强型地热系统 花岗岩渗透率 土酸 化学刺激试验 储层改造

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高温高压下超临界二氧化碳作用对花岗岩力学性质影响的试验研究 被引量：6

11

作者 薛卉 舒彪 +5 位作者 陈君洁 路伟 胡永鹏 王益民 曾凡 黄若宸 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第2期377-384,共8页

为了研究二氧化碳基增强型地热系统核心及邻近区域中超临界二氧化碳(ScCO_(2))作用对岩石力学性能的影响,设计了纯ScCO_(2)与干燥花岗岩作用,ScCO_(2)、水蒸气与干燥花岗岩作用,ScCO_(2)与在水中浸泡了24 h后的花岗岩作用3种试验条件,... 为了研究二氧化碳基增强型地热系统核心及邻近区域中超临界二氧化碳(ScCO_(2))作用对岩石力学性能的影响,设计了纯ScCO_(2)与干燥花岗岩作用,ScCO_(2)、水蒸气与干燥花岗岩作用,ScCO_(2)与在水中浸泡了24 h后的花岗岩作用3种试验条件,每种试验条件下均开展了210、240、270℃温度下的试验。对ScCO_(2)作用后的岩样以及一个未经处理的对比样先后开展纵波波速测试以及单轴压缩试验,获得了岩石的纵波波速、单轴抗压强度以及弹性模量。纵波波速试验结果表明,在上述3种试验条件下,花岗岩样的波速会都会发生一定程度的降低。单轴压缩试验结果表明,ScCO_(2)作用后的岩石单轴抗压强度及弹性模量都几乎没有受到影响,但是从破坏模式看,未经处理的岩石以张拉破坏为主,处理后的岩石以剪切破坏为主,并且随着温度的升高剪切破坏越明显。试验结果说明,在不存在水或者仅有微量水存在的情况下,ScCO_(2)的作用对岩石产生轻微损伤,岩样的刚性减弱、塑性增强,导致其纵波波速有少量的下降,但对力学强度的影响可以忽略。由此可见,在CO_(2)-EGS系统的核心及其邻近区域,CO_(2)的作用不会对花岗岩的力学性能产生显著影响。 展开更多

关键词 CO_(2)增强型地热系统(egs) 花岗岩 高温高压 力学性质

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增强型地热系统的开发——以法国苏尔士地热田为例 被引量：7

12

作者 王晓星 吴能友 +1 位作者 苏正 曾玉超 《热能动力工程》 CAS CSCD 北大核心 2012年第6期631-636,732,共6页

增强型地热系统是指从地下3～10 km低渗透岩体中经济开采深层地热的人工热能系统,主要用于发电。目前地热技术是再生能源领域的重要发展方向,而对其进一步研究受到发达国家的高度重视,但我国在该领域研究还基本处于空白。法国的苏尔士... 增强型地热系统是指从地下3～10 km低渗透岩体中经济开采深层地热的人工热能系统,主要用于发电。目前地热技术是再生能源领域的重要发展方向,而对其进一步研究受到发达国家的高度重视,但我国在该领域研究还基本处于空白。法国的苏尔士地热田是欧洲目前仍在运行的增强型地热系统(EGS)现场试验场,在20多年的实践过程中产生了大量的科研成果。本研究通过回顾该地热田在开发阶段取得的成果,得到其地质勘探、人造储层、循环测试等方面的主要结论,以便为国内EGS科学研究及项目实施提供参考。 展开更多

关键词 增强型地热系统(egs) 苏尔士 人造热储 循环测试

原文传递

液氮循环压裂裂缝起裂与形态特征可视化研究 被引量：2

13

作者 洪纯阳 杨睿月 +3 位作者 黄中伟 温海涛 夏志浩 李根生 《石油科学通报》 2023年第1期87-101,共15页

针对干热岩储层改造存在的起裂压力高、裂缝单一和易诱发地震的瓶颈难题,本文结合循环水力压裂和液氮压裂技术优势,探索了一种液氮循环压裂开发干热岩的新思路,即通过“注入—停顿”的方式周期性注入低温液氮,使岩石在交变热应力—流体... 针对干热岩储层改造存在的起裂压力高、裂缝单一和易诱发地震的瓶颈难题,本文结合循环水力压裂和液氮压裂技术优势,探索了一种液氮循环压裂开发干热岩的新思路,即通过“注入—停顿”的方式周期性注入低温液氮,使岩石在交变热应力—流体压力耦合作用下发生疲劳损伤,促进裂缝起裂、转向、分叉进而形成复杂缝网,提高储层改造体积。目前,液氮压裂技术的研究多集中在液氮单次或循环冷却致裂岩石力学机制和液氮压裂造缝机理方面,考虑地应力条件下的液氮循环压裂造缝机理方面的研究未见报道。为了验证液氮循环压裂开发干热岩的可行性,基于自主研发的真三轴液氮循环压裂实验装置,采用可视化材料PMMA(Polymethyl Methacrylate),研究了水平应力差异系数和循环次数的影响规律,揭示了液氮循环压裂裂缝起裂与形态特征,并与清水循环压裂进行了对比。结果表明:在较低的循环次数和循环压力下,液氮循环压裂相对于清水循环压裂可显著降低起裂压力(下降47.1%~71.7%),在交变热应力—流体压力耦合作用下液氮循环压裂易形成以“热应力裂缝+主裂缝”为特征的复杂缝网;液氮循环压裂不易受水平应力差异系数控制,在较大水平应力差异系数下仍能取得较好的造缝效果;液氮循环冷却预处理是液氮循环压裂的关键,增大液氮循环冷却次数可显著降低裂缝起裂压力并形成复杂缝网,当直接采用高压液氮压裂时,起裂压力甚至会超过清水压裂;总体来看,液氮循环压裂相对于清水循环压裂能以较低的循环次数和循环注入压力实现较好的造缝效果,有望为干热岩绿色经济高效开发提供新途径。研究结果可望为液氮循环压裂开发干热岩提供理论依据和实验基础。 展开更多

关键词 增强型地热系统(egs) PMMA 液氮循环压裂 热应力 疲劳损伤

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美国FORGE计划犹他州干热岩开发示范项目进展综述

14

作者 张炜 金显鹏 +2 位作者 王海华 姚树青 邵明娟 《世界科技研究与发展》 CSCD 2024年第2期263-276,共14页

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... 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。 展开更多

关键词 干热岩 增强型地热系统 地热能前沿瞭望台研究计划 刺激改造 裂隙网络 诱发地震

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增强型地热系统不同注采井网参数分析 被引量：6

15

作者 樊冬艳 孙海 +4 位作者 姚军 李华锋 严侠 张凯 张林 《吉林大学学报（地球科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第3期797-806,共10页

针对增强型地热系统中水通过复杂裂缝系统提取干热岩储层热量的过程,基于离散裂缝网络模型热流耦合构建了增强型地热系统的解析模型,利用Laplace变换得到了干热岩储层解析解,分析了在五点井网开采下注采井网参数对出口端温度及热提取的... 针对增强型地热系统中水通过复杂裂缝系统提取干热岩储层热量的过程,基于离散裂缝网络模型热流耦合构建了增强型地热系统的解析模型,利用Laplace变换得到了干热岩储层解析解,分析了在五点井网开采下注采井网参数对出口端温度及热提取的影响。研究结果表明:不同裂缝网络和井网模型下出口端温度下降幅度和热突破的时间不同;在相同裂缝网络下,井距越大,热突破时间越晚,当井距分别为50.0、100.0和150.0m时,热突破时间分别为2.0、5.2和15.0a;注水速率越小,温度下降越慢,当注水速率分别为0.1,0.2和0.3kg/s时,生产20.0a,温度下降幅度分别为53.0,34.5和26.8℃;通过正交实验分析方法得到注采参数中井距影响最大,其极差为13.15,其次为注水速率和注水温度,井网模型影响最小。 展开更多

关键词 干热岩 增强型地热系统 离散裂缝网络模型 热流耦合 解析模型

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裂缝分布对CO_(2)-EGS热提取的影响研究

16

作者 周庆 廖建兴 +3 位作者 徐斌 姚亮 周浩宇 赵权 《煤田地质与勘探》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期117-128,共12页

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... 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。 展开更多

关键词 增强型地热系统 裂缝分布 热性能 评价指标 数值模拟

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井筒布置及裂隙分布特征对增强型地热系统采热性能的影响 被引量：2

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作者 单丹丹 李玮 +4 位作者 王艳 李卓伦 冯耀国 逯广东 张弦 《地球物理学进展》 CSCD 北大核心 2023年第2期600-611,共12页

增强型地热系统(EGS)是干热岩储层良好的渗流和传热通道,EGS由注入井、含裂隙储层、采出井所组成,因此井筒布置和裂隙分布特征将直接影响到流体的流动路径,进而影响着流体的流动和传热过程.本文旨在同时考虑井筒布置与裂隙分布特征对系... 增强型地热系统(EGS)是干热岩储层良好的渗流和传热通道,EGS由注入井、含裂隙储层、采出井所组成,因此井筒布置和裂隙分布特征将直接影响到流体的流动路径,进而影响着流体的流动和传热过程.本文旨在同时考虑井筒布置与裂隙分布特征对系统采热性能的影响,建立三维井筒与热储热流耦合数值模型,分析井网布置与井间距参数变化;以及裂隙条数、裂隙迹长等裂隙分布特征变化对系统采热的影响,并以4项采热评价指标来评估地热潜能.研究结果表明:(1)注入井井数的增加会提高生产质量流率,但却不会使热突破明显提前,使得热开采速率大大提高,对系统采热有利;(2)井间距的增大可以延长系统寿命,提高开采中后期生产质量流率以及热开采速率,有利于热能提取;(3)裂隙条数的增加会导致裂隙储层连通性增强,从而导致采出温度下降更快,生产质量流率提高更大,热开采速率也明显提高,进而缩短系统寿命,且储层热提取率增大,对地层开采程度会提高;(4)裂隙平均迹长越长,采出温度越高,生产质量流率也越大,越有利于实现商业化开采,同时系统热开采速率也越大,且不会降低系统寿命,储层热提取率随平均迹长增大而减小,说明储层被开采程度较低,裂隙的贡献更大. 展开更多

关键词 增强型地热系统 井筒布置 裂隙分布特征 采热性能 井筒与热储 热流耦合 评价指标

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冷冲击作用下干热岩井井筒裂纹扩展数值模拟研究

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作者 颜谢材 郑君 +4 位作者 罗浩瀚 张晗 孙婉 窦斌 陈宇 《钻探工程》 2024年第3期94-103,共10页

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... 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。 展开更多

关键词 干热岩 井筒 裂缝扩展 数值模拟 冷冲击 增强型地热系统

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增强型地热系统的多区域多物理场耦合三维数值模拟 被引量：4

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作者 丁军锋 王世民 《中国科学院大学学报（中英文）》 CSCD 北大核心 2019年第5期694-701,共8页

增强型地热系统(EGS)研究对发展地热发电具有重要意义。由于EGS通常涉及多区域多物理场耦合,且井内流动处于湍流状态,在EGS数值模拟中需要正确处理区域耦合、合理模拟井内湍流,并达到足够的计算精度和效率。基于多区域多物理场耦合三维... 增强型地热系统(EGS)研究对发展地热发电具有重要意义。由于EGS通常涉及多区域多物理场耦合,且井内流动处于湍流状态,在EGS数值模拟中需要正确处理区域耦合、合理模拟井内湍流,并达到足够的计算精度和效率。基于多区域多物理场耦合三维有限元模型,系统研究EGS渗流与传热过程。计算结果表明:1)通过施加正确的连接条件能够实现在EGS不同区域之间的压力场、速度场和温度场的自然耦合;2)多种湍流模型模拟井内流动给出基本一致的压力变化,并且预测井内湍流压降约为层流压降的4倍,但比注水井与生产井之间的总压降小3个量级,因而井内湍流对EGS采热过程总体影响不显著;3)在EGS结构和物性垂向变化、储层中自然对流、井内湍流效应均可忽略的条件下,EGS以水平方向渗流和水平方向对流传热占主导,从而可采用两维模型近似模拟。 展开更多

关键词 地热能 增强型地热系统(egs) 有限元模型 区域耦合 井内湍流

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干热岩热能开发降温压裂技术 被引量：5

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作者 任威严 查永进 +1 位作者 刘明鑫 兰芳 《可再生能源》 CAS 北大核心 2017年第11期1727-1731,共5页

针对增强型地热系统压裂工艺,提出了降温压裂技术,利用压裂前置液对裂缝地层进行降温。文章以一口地热井的压裂施工数据,计算分析了射孔位置温度和裂缝内压裂液温度的分布,为压裂前置液注入量的计算提供依据。计算结果表明:压裂液对井... 针对增强型地热系统压裂工艺,提出了降温压裂技术,利用压裂前置液对裂缝地层进行降温。文章以一口地热井的压裂施工数据,计算分析了射孔位置温度和裂缝内压裂液温度的分布,为压裂前置液注入量的计算提供依据。计算结果表明:压裂液对井筒降温的效果显著;裂缝内压裂液温度梯度分布较大;裂缝前端50 m范围内的压裂液温降明显,可满足耐高温压裂液的温度要求。 展开更多

关键词 增强型地热发电系统 干热岩 降温压裂 压裂液

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