增强型地热系统:潜力大、开发难 被引量：38

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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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干热岩勘探过程中地球物理方法技术应用探讨 被引量：19

2

作者 杨冶 姜志海 +1 位作者 岳建华 刘树才 《地球物理学进展》 CSCD 北大核心 2019年第4期1556-1567,共12页

干热岩(Hot Dry Rock,HDR)地热资源又称作增强型地热资源(Enhanced Geothermal Resources,EGS),是地热资源的重要组成部分.目前国际上非常重视干热岩地热的勘探开发,干热岩地热资源在今后清洁能源开发中潜力巨大,研究干热岩对于环境保... 干热岩(Hot Dry Rock,HDR)地热资源又称作增强型地热资源(Enhanced Geothermal Resources,EGS),是地热资源的重要组成部分.目前国际上非常重视干热岩地热的勘探开发,干热岩地热资源在今后清洁能源开发中潜力巨大,研究干热岩对于环境保护、能源利用、国家发展都具有重大的意义.本文回顾了国内外干热岩勘探开发现状;简要分析干热岩岩体地球物理特征;结合我国干热岩勘探实例总结了常用的干热岩勘探方法及存在的问题.在干热岩勘探开发过程中,经济有效地选择合适的干热岩靶区是关键.通过对我国干热岩靶区勘探方向及方法选择的探讨,概括了我国目前圈定干热岩靶区的探测方法,说明了地球物理勘探方法在干热岩开发环节中的重要性.希望通过本文的概述,读者能够对地球物理方法勘探干热岩有初步的认识,以期本文对干热岩地热资源开发勘探有一定指导作用. 展开更多

关键词 干热岩 增强型地热能源 地球物理勘探 探讨

原文传递

西藏羊八井地区高温岩体地热开采方案研究 被引量：17

3

作者 周安朝 赵阳升 +1 位作者 郭进京 张宁 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第A02期4089-4095,共7页

详细分析西藏羊八井地区5～15km深部的高温熔融体结构,采用有限元计算分析该处高温岩体地热田的温度场分布,估算得出可供开发的高温岩体地热资源量达5.4×109MW·a,是我国亟待开发的巨大的潜在绿色能源基地。在详细研究西藏羊... 详细分析西藏羊八井地区5～15km深部的高温熔融体结构,采用有限元计算分析该处高温岩体地热田的温度场分布,估算得出可供开发的高温岩体地热资源量达5.4×109MW·a,是我国亟待开发的巨大的潜在绿色能源基地。在详细研究西藏羊八井地区高温岩体地热田形成的大陆动力学环境、念青唐古拉山南坡和当雄—羊八井盆地的构造特征及地应力大小与方向的基础上,提出羊八井盆地高温岩体地热开采方案,即利用高温熔融区附近的断层剪切滑移带作为人工储留层,在沿断层倾斜方向的低处和高处分别布置垂直注水井与倾斜生产井。由此获得的人工储留层围岩体积量为3×1011m3,为采用水压致裂建造的英国Cornwall高温岩体地热开采储留层的360倍。通过对人工储留层的特征、热流交换区的渗流场及工程实施和投资的分析可知,采用本方案的一套高温岩体地热开采系统,可建造一座10000MW的电站,发电100a以上,具有极好的经济与社会效益。 展开更多

关键词 岩石力学 西藏羊八井 高温岩体 人工储留层 地应力场 开发方案

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干热岩地热资源热源机制研究现状及其对成因机制研究的启示 被引量：15

4

作者 张超 胡圣标 +4 位作者 黄荣华 王朱亭 秦松 左银辉 宋荣彩 《地球物理学进展》 CSCD 北大核心 2022年第5期1907-1919,共13页

干热岩作为一种清洁可再生能源具有巨大的开发利用价值,大力开发干热岩可助力我国实现“碳达峰”与“碳中和”目标.成因机制研究是干热岩地热资源高效开发利用的基础.在干热岩地热资源形成中,热源是首要控制因素.本文通过全面梳理全球... 干热岩作为一种清洁可再生能源具有巨大的开发利用价值,大力开发干热岩可助力我国实现“碳达峰”与“碳中和”目标.成因机制研究是干热岩地热资源高效开发利用的基础.在干热岩地热资源形成中,热源是首要控制因素.本文通过全面梳理全球典型干热岩示范场地的地热地质背景与热源机制研究现状,对常见的干热岩热源机制进行了分类归纳,并在此基础上,分析了我国未来干热岩成因机制研究的方向.研究结果表明,花岗岩放射性生热、附加岩浆热与深部地幔热是干热岩常见的热源,其中,附加岩浆热源又可进一步根据成因分为火山岩浆热源与构造岩浆热源.本论文认为在未来干热岩成因机制研究中,应高度重视热源构成及各热源热贡献量的量化表征,在此基础上,重点查明浅部控热构造,构建干热岩地热资源的“生热-控热”一体化定量模型.此外,进一步完善大地热流数据也有助于干热岩地热资源成因机制的深入研究. 展开更多

关键词 干热岩 热源机制 控热构造 成因机制

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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桂东南地区干热型地热资源潜力分析 被引量：14

6

作者 孙明行 刘德民 +8 位作者 康志强 管彦武 梁国科 黄锡强 叶家辉 郭尚宇 孙兴庭 唐维 冯民豪 《地学前缘》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第1期72-80,共9页

干热岩作为地热资源的重要组成部分,被视为未来的清洁能源,极具开发前景和研究价值。文章以桂东南潜在的干热岩为研究对象,通过基础地质、地球物理和地球化学资料的二次开发和实地考察,对区域构造-岩浆-沉积建造系统、岩石圈结构、现今... 干热岩作为地热资源的重要组成部分,被视为未来的清洁能源,极具开发前景和研究价值。文章以桂东南潜在的干热岩为研究对象,通过基础地质、地球物理和地球化学资料的二次开发和实地考察,对区域构造-岩浆-沉积建造系统、岩石圈结构、现今地热场特征和地震、温泉分布规律等进行综合分析,旨在初步探讨桂东南地区干热型地热资源的潜力。结果表明:桂东南地区岩石圈较薄,分别在25km之上和6~8km处存在厚约6km和2km的双层低速层/带,指示滑脱型韧性剪切和高温地质体的存在;印支期花岗岩提供稳定的放射性生热物质基础(U含量均值5.41×10^-6,Th含量均值18.38×10^-6,K2O含量均值4.43%),新生代火山活动(OIB)在补给大量地热能的同时,为深部热物质上涌提供通道;桂东南地区现今地热存在明显异常,大地热流值介于80~100mW/m^2,北海-南宁地温梯度值高于30℃/km,钦州、合浦中-新生代断陷盆地因沉积盖层裂隙度、孔隙度和导热率低且圈闭性好而属于干热岩地热资源丰富区。对桂东南干热型地热资源潜力的研究,将为广西能源结构调整、生态环境优化和产业转型升级助力。 展开更多

关键词 干热岩 资源潜力 低速层 断陷盆地 桂东南

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中国干热岩开发与钻井关键技术 被引量：13

7

作者 张所邦 宋鸿 +1 位作者 陈兵 韩朝 《资源环境与工程》 2017年第2期202-207,共6页

干热岩是一种绿色清洁能源,具有巨大的研究和开发潜力,简述国内外干热岩研究进展情况,阐明中国干热岩研究工作的重要性和所处的阶段,同时,根据干热岩钻进技术与普通地质钻探或水文地质钻探之间存在较大差异性的特点,就干热岩钻进关键技... 干热岩是一种绿色清洁能源,具有巨大的研究和开发潜力,简述国内外干热岩研究进展情况,阐明中国干热岩研究工作的重要性和所处的阶段,同时,根据干热岩钻进技术与普通地质钻探或水文地质钻探之间存在较大差异性的特点,就干热岩钻进关键技术进行了系统阐述。 展开更多

关键词 干热岩 增强型地热系统(EGS) 钻进技术 压裂改造技术

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耐240℃高温钻井液在青海共和盆地高温干热岩钻探施工中的应用 被引量：13

8

作者 秦耀军 李晓东 +1 位作者 赵长亮 郑宇轩 《地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2019年第5期1302-1313,共12页

在青海共和盆地高温干热岩钻探GR1井施工过程中,钻遇含蚀变花岗岩的严重破碎地层,井壁坍塌掉块严重,导致井内多次发生卡钻事故。同时在温度最高达到236℃的高温地层中钻进,钻井液出现黏度升高、流动性变差、滤失量增大、造壁性变差、起... 在青海共和盆地高温干热岩钻探GR1井施工过程中,钻遇含蚀变花岗岩的严重破碎地层,井壁坍塌掉块严重,导致井内多次发生卡钻事故。同时在温度最高达到236℃的高温地层中钻进,钻井液出现黏度升高、流动性变差、滤失量增大、造壁性变差、起泡严重等问题。通过将原钻井液转化为耐高温钻井液,该钻井液耐温可达到240℃以上,转化后的钻井液抗温能力增强,流变性能变好,护壁效果提高,泡沫显著减少,从而保证了深部高温井段钻探施工顺利进行。 展开更多

关键词 耐高温钻井液 干热岩 蚀变花岗岩 共和盆地 青海

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中国干热岩开发:任重而道远 被引量：12

9

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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高温干热岩采热系统钻探技术研究进展 被引量：8

10

作者 季科 郭健翔 +4 位作者 毕学军 孙晋飞 刘益民 许征 刘冰冰 《科学技术与工程》 北大核心 2021年第28期11900-11909,共10页

干热岩(hot dry rock,HDR)作为一种清洁和可再生能源,较传统能源有很多优点,但钻探难度大一直是制约其推广应用的主要问题。首先分析了干热岩高温钻探的特点和难点,随后系统地梳理了包括先进钻井技术、钻井工具及钻井液的中外研究进展... 干热岩(hot dry rock,HDR)作为一种清洁和可再生能源,较传统能源有很多优点,但钻探难度大一直是制约其推广应用的主要问题。首先分析了干热岩高温钻探的特点和难点,随后系统地梳理了包括先进钻井技术、钻井工具及钻井液的中外研究进展。详细评述了气体钻井、液氮射流钻井及热-机械联合钻井(combined thermal mechanical drilling,CTMD)3种钻井技术的运行机理和适用范围,钻井工具的研究现状和发展方向,以及不同高温钻井液体系的选取依据和整体性能优化思路。最后,结合目前的研究水平进一步对钻进过程中钻井设备的高效优选、新型钻井液的整体性功能评价以及设备参数的动态调控进行了展望,以期为中国高温干热岩采热系统钻探研究及工程实践提供参考。 展开更多

关键词 干热岩(hdr) 可再生能源 钻井技术 钻井工具 钻井液

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渤海湾盆地干热岩开发利用前景评估——基于开采优化数值模拟的认识

11

作者 江晓雪 朱传庆 +2 位作者 丁蕊 谢芳 邱楠生 《煤田地质与勘探》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期93-103,共11页

渤海湾盆地的大地热流高,5000 m埋深地层平均温度为175℃,热储岩性以低孔低渗的变质岩、火成岩为主,具备形成干热岩资源的条件。基于大地热流、岩石热导率、生热率等热参数,利用COMSOL软件建立三维水热耦合的干热岩开采模型、分析不同... 渤海湾盆地的大地热流高,5000 m埋深地层平均温度为175℃,热储岩性以低孔低渗的变质岩、火成岩为主,具备形成干热岩资源的条件。基于大地热流、岩石热导率、生热率等热参数,利用COMSOL软件建立三维水热耦合的干热岩开采模型、分析不同井间距、注采速率、布井方式等差异开采方案下在100 a内对热储层温度的影响随开发时间的变化,选取最优方案并估算干热岩资源。结果表明:注采速率一定时,随着开采时间的增加,开采井水温度下降速率与井间距成反比;当注采井间距一定时,注采速率越大,开采井水温度下降越快,发生“热突破”的时间越早;其他条件相同的情况下,“两采两注”布井方案比“一采一注”布井方案获得的热量更多,开采效率更高。基于上述认识,确定研究区最优开采方案为:年限50 a、井间距400 m、注采量90 m^(3)/h、“两采两注”方式。此方案下,可获得开采井水平均温度为172℃,对应全渤海湾盆地可采资源量为3.28×10^(19)J/a。以河北任丘市为例,按照民用住宅热负荷指标100 W/m^(2)计算,利用最优方案进行干热岩的开采,仅需157.75 km^(2)干热岩有利区即可满足全市居民供暖需求。因此,开发利用研究区干热岩资源,可增强华北地区能源供应保障能力,打造可持续发展的绿色低碳能源体系。 展开更多

关键词 干热岩 数值模拟 有利区圈定 开发方案优化 地热资源估算 渤海湾盆地

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内蒙古中部干热岩地热资源成因机制研究

12

作者 熊波 许浩 +7 位作者 唐淑玲 王社教 方朝合 辛福东 吴京杰 位湘权 宋雪静 王金伟 《煤田地质与勘探》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期36-45,共10页

内蒙古中部地区处于板块结合部位,经历了多期构造活动和岩浆活动,浅层水热型地热资源丰富,但对其深部干热岩地热资源仍缺少深入研究。基于区域地质与构造背景、大地电磁探测结果与地热异常显示,系统探讨内蒙古中部地区干热岩地热资源成... 内蒙古中部地区处于板块结合部位,经历了多期构造活动和岩浆活动,浅层水热型地热资源丰富,但对其深部干热岩地热资源仍缺少深入研究。基于区域地质与构造背景、大地电磁探测结果与地热异常显示,系统探讨内蒙古中部地区干热岩地热资源成因机制与地球动力学过程,建立干热岩成因模式。研究表明:内蒙古中部地区深层干热岩型地热资源的热源主要为深部局部熔融体和残余高温岩浆囊,热流通道包括板块缝合带、区域深大断裂带及其交汇部位、次级断裂及塑性流变韧性剪切带等壳内薄弱层;干热岩储层主要为新生代基性侵入岩,即辉绿岩和辉长岩体,被高温岩浆和侵入体加热的花岗岩类也可作为研究区潜在干热岩储层;干热岩区域性盖层为白垩系、新近系和第四系沉积地层。西伯利亚板块与华北克拉通板块之间的大陆碰撞、拼合,形成易于破坏的碰撞带,晚中生代-新生代以来的古太平洋板块对华北板块的西向俯冲作用,导致岩石圈底部熔融,岩石圈伸展、减薄,地幔软流圈热物质上涌,并伴随强烈的新生代断裂与断陷活动,共同导致晚中生代-新生代岩浆、火山活动强烈。内蒙古中部地区存在3种聚热模式:Ⅰ.新生代辉绿岩、辉长岩储层高温干热岩系统,为研究区优势干热岩储层;Ⅱ.新生代以前花岗岩储层中高温干热岩系统,为潜力干热岩储层;Ⅲ.浅部碎屑岩、花岗岩或变质岩储层水热系统,为浅层水热型优势储层。内蒙古中部地区浅部高温水热型地热系统与深部干热岩地热系统存在同源共生关系,浅层高温异常区的圈定对于深部干热岩的发现具有重要的指示意义。 展开更多

关键词 内蒙古中部 干热岩 热源 成因机制 岩浆活动

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利用热-孔隙流体耦合有限元数值模拟研究干热岩开发温度下降过程——以青海共和盆地恰卜恰地区干热岩开发为例 被引量：2

13

作者 刘汉青 胡才博 +1 位作者 赵桂萍 石耀霖 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第7期2887-2902,共16页

水力压裂是干热岩(HDR)开发最常用到的压裂方式,水力压裂形成的裂缝网络为增强地热系统的运行(EGS)提供了高渗透率的人工储层.本文在系统总结前人关于共和盆地水力压裂实验、数值模拟资料和现场水力压裂监测结果的基础上,引入了离散裂... 水力压裂是干热岩(HDR)开发最常用到的压裂方式,水力压裂形成的裂缝网络为增强地热系统的运行(EGS)提供了高渗透率的人工储层.本文在系统总结前人关于共和盆地水力压裂实验、数值模拟资料和现场水力压裂监测结果的基础上,引入了离散裂缝网络(DFN),利用多物理场模拟软件COMSOL Multiphysics建立了共和盆地恰卜恰地区干热岩开采过程中的二维裂缝-基质热-孔隙流体耦合模型,并讨论了裂缝开度和基质渗透率对干热岩开采温度下降过程的影响.结果表明,裂缝网络是流体运移的主要通道.温度下降和早期压力变化范围沿着裂缝延伸,并向周围被裂缝分割的基质扩展.裂缝开度和基质渗透率是影响干热岩地热开采过程中温度下降的重要因素.当裂缝开度越大时,流体运移范围就越大,储层温度和产出水温下降就越快,储层下降范围就越广,热突破时间和运行寿命就越短.当基质渗透率越大时,越有利于流体进入基质进行热量交换,越容易从干热岩中提取热量,产出水温下降越快,运行寿命越短. 展开更多

关键词 水压致裂 共和盆地 干热岩 离散裂隙网络

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增强地热系统停止运行后温度恢复过程的数值模拟

14

作者 刘汉青 胡才博 赵桂萍 《中国科学院大学学报（中英文）》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期222-230,共9页

在增强地热系统(EGS)运行过程中,干热岩(HDR)人工储层的温度会迅速下降,外界的热量补充速度远远跟不上系统热量提取的速度,同时也会对人工储层的流体压力产生巨大的影响,EGS停止运行以后人工储层温度和压力场会逐渐的恢复到初始状态。... 在增强地热系统(EGS)运行过程中,干热岩(HDR)人工储层的温度会迅速下降,外界的热量补充速度远远跟不上系统热量提取的速度,同时也会对人工储层的流体压力产生巨大的影响,EGS停止运行以后人工储层温度和压力场会逐渐的恢复到初始状态。前人对干热岩开采过程中的温度场和流体压力场变化做了大量研究,但很少关注停止开采以后人工储层的温度恢复过程和流体压力场变化,而停止开采以后的温度场恢复过程对于新的地热井选址和废弃地热井的重新利用具有重要意义。利用数值模拟软件COMSOL Multiphysics建立双井EGS运行过程和停止运行之后两个阶段的二维热-孔隙流体耦合数值模型,模型考虑了放射性生热的贡献和不同热导率的影响。研究表明:在EGS运行期间,热对流是热量交换的主要方式,人工储层温度下降过程很快,19 a后EGS已经到达运行寿命,68 a后HDR人工储层已经失去开采价值。而地热开采停止以后,人工储层温度的自然恢复过程长达万年,热传导是主要的热量传递和温度恢复方式,热导率越高,人工储层温度恢复越快。 展开更多

关键词 干热岩 温度恢复 热传导 热导率

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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

15

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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基于THMD耦合的干热岩径向井压裂裂缝扩展 被引量：1

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作者 贺甲元 张伟 +3 位作者 张乐 郭天魁 王春光 曲占庆 《地球物理学进展》 CSCD 北大核心 2023年第1期20-30,共11页

构建大规模裂缝网络是干热岩有效开发的关键.借助径向井在诱导裂缝转向与多缝形成方面的优势,提出采用径向井压裂干热岩储层.基于温度-渗流-应力-损伤(THMD)耦合模型,考虑压裂过程中低温诱导热应力作用,首先探讨了干热岩径向井压裂裂缝... 构建大规模裂缝网络是干热岩有效开发的关键.借助径向井在诱导裂缝转向与多缝形成方面的优势,提出采用径向井压裂干热岩储层.基于温度-渗流-应力-损伤(THMD)耦合模型,考虑压裂过程中低温诱导热应力作用,首先探讨了干热岩径向井压裂裂缝扩展机理及径向井诱导作用下热应力与注入压力对应力场的扰动机制,随后分析了储层温度、径向井方位角对裂缝形态的影响规律.结果表明:采用径向井压裂干热岩在径向井的辅助冷却作用下低温诱导热应力加剧,径向井的存在有利于储层拉应力提升,干热岩径向井压裂与直井压裂相比损伤单元数增幅51.63%.基岩温度升高径向井引导裂缝偏转能力增强.径向井方位角增加有利于压裂损伤区域缝网沟通,降低流体流动阻抗. 展开更多

关键词 干热岩 裂缝扩展 径向井压裂 岩石损伤 THMD耦合

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干热岩地应力测量评价方法与前沿挑战 被引量：1

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作者 许家鼎 张重远 +6 位作者 缑艳红 高万里 何满潮 陈群策 秦向辉 李少辉 孙东生 《地球学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第1期200-210,共11页

可靠的地应力数据能够指导开发干热岩资源。本文针对干热岩深部储层地应力调查存在的困难,按照基于钻孔、岩芯和地质的三类调查手段,首先总结提出了适用于干热岩地应力测量与评价的方法,并指出了其基本原理、测试仪器、应用场景与存在... 可靠的地应力数据能够指导开发干热岩资源。本文针对干热岩深部储层地应力调查存在的困难,按照基于钻孔、岩芯和地质的三类调查手段,首先总结提出了适用于干热岩地应力测量与评价的方法,并指出了其基本原理、测试仪器、应用场景与存在的优缺点。然后,以我国青海共和干热岩试采工程为例,提出了干热岩地应力测量与评价模式,给出了储层地应力特征的主要认识,并验证其与工程开发结果的一致性。最后,总结了干热岩地应力测量方法的认识,指出了干热岩开发中与地应力相关的两大前沿科学问题,即储层裂缝控制与诱发地震,并对其发展趋势与挑战进行了展望。 展开更多

关键词 干热岩 地应力测量 评价方法 水力压裂 储层建造 诱发地震

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粗糙单裂隙换热特征及全局灵敏度分析研究 被引量：3

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作者 张博 曲占庆 +3 位作者 郭天魁 王继伟 张跃龙 郝彤 《地球物理学进展》 CSCD 北大核心 2022年第4期1520-1527,共8页

干热岩开采时,往往需要借助于压裂手段对储层改造形成换热通道,因此,热储裂隙中的对流换热过程对干热岩采热有重要影响.借助于巴西劈裂试验得到粗糙单裂隙,利用三维激光扫描仪扫描裂隙面得到裂隙的点云数据,经处理之后导入至COMSOL Mult... 干热岩开采时,往往需要借助于压裂手段对储层改造形成换热通道,因此,热储裂隙中的对流换热过程对干热岩采热有重要影响.借助于巴西劈裂试验得到粗糙单裂隙,利用三维激光扫描仪扫描裂隙面得到裂隙的点云数据,经处理之后导入至COMSOL Multiphysics数值模拟软件,建立二维粗糙单裂隙对流换热模型,分析其对流换热特性并开展Morris全局灵敏度分析.结果表明:出口温度和平均对流换热系数随粗糙度增加而增加.局部对流换热系数与裂隙起伏度和波动程度呈强相关性,局部粗糙度较高,换热效率可有效得到提高.在裂隙开度较大(大于40μm)或初始流速较高(大于50 mm/s)时,平均和局部对流换热系数在粗糙度越高时增幅越明显.体积流速与裂隙起伏度有强相关性,起伏度越大的位置对应体积流速越大.压力差随着粗糙度的增大而平缓增加.裂隙开度、初始流速、流体比热容和岩石热导率是花岗岩粗糙单裂隙对流换热过程中的灵敏参数,这些参数对模型的换热效率影响较大,并且与其他参数的相互作用也越强.该研究能够揭示流体在粗糙裂隙中的换热特征,并且找到影响对流换热的主控因素,为增强型地热系统优化设计提供科学依据. 展开更多

关键词 干热岩 粗糙单裂隙 数值模拟 对流换热系数 Morris全局灵敏度分析 增强型地热系统

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5000 m深部干热岩钻井方案的技术经济评价 被引量：4

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作者 赵远刚 《中国地质调查》 2018年第2期73-77,共5页

介绍了美国芬顿山和法国苏茨深部干热岩的典型钻井技术方案,并根据我国干热岩钻井基础和地质成藏条件,从钻井深度、井身结构、钻进工艺和钻机设备等方面制定了3种不同的干热岩钻井技术方案,给出了具体技术指标数值。通过计算,对每种方... 介绍了美国芬顿山和法国苏茨深部干热岩的典型钻井技术方案,并根据我国干热岩钻井基础和地质成藏条件,从钻井深度、井身结构、钻进工艺和钻机设备等方面制定了3种不同的干热岩钻井技术方案,给出了具体技术指标数值。通过计算,对每种方案进行了技术经济评价,结果认为:大直径钻井方案是技术可靠、经济可行的5 000 m干热岩钻探施工方案。 展开更多

关键词 干热岩 钻井施工方案 技术经济评价

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基于数值实验的干热岩裂隙对流换热系数研究 被引量：2

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作者 刘文廷 韩爱果 +4 位作者 白冰 何媛媛 崔银祥 雷宏武 秦剑桥 《成都理工大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2022年第3期370-377,共8页

裂隙换热系数是干热岩地热资源评价、开发及模拟表征中的重要参数,通常需要通过试验测试得到。本文通过数值实验与控制变量法,丰富干热岩裂隙内的对流换热实验数据,利用现有裂隙换热系数公式计算裂隙换热系数,分析不同公式得到的换热系... 裂隙换热系数是干热岩地热资源评价、开发及模拟表征中的重要参数,通常需要通过试验测试得到。本文通过数值实验与控制变量法,丰富干热岩裂隙内的对流换热实验数据,利用现有裂隙换热系数公式计算裂隙换热系数,分析不同公式得到的换热系数随实验参数的变化规律,探讨裂隙换热系数公式的适用性。结果表明:各公式得到的换热系数随岩石试样外壁面温度的升高而增大,换热系数与流量之间的关系因不同公式而异,换热系数与裂隙开度之间呈正相关或负相关关系受流量大小的控制。部分理论公式在流量足够大时出现负值,另一部分理论公式的数值稳定性、适用性较好。 展开更多

关键词 数值实验 裂隙 干热岩 对流换热系数

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