深層垂直井同軸換熱能力數值模擬分析

作者：趙春虎,尚宏波,靳德武,王皓,徐拴海,王曉東,張衛東

摘要：針對中深部(1500~4000 m)地熱資源深井同軸“保水取熱”科學評價問題,以COMSOL Multiphysics多物理場耦合數值計算軟件為模擬平臺,構建垂直單井巖–水耦合傳熱模型,以西安地區地層與地溫特征為模擬背景,計算分析2種地溫梯度(0.027、0.030℃/m)與4種注水口流速(0.25、0.50、0.75、1.00 m/s)工況下深層(3500 m)地熱單井套管換熱能力。同時,建立5種井間距下的群井數值模型,分析不同井間距下群井中心井的出口溫度變化規律。模擬結果顯示:地溫梯度越大,進出口溫差越大,單位時間換熱量與單位延米換熱量越大;入口注水流速越大,進出口溫差越小,但單位時間換熱量與單位延米換熱量越大,即地溫梯度、流速越大,深層垂直鉆孔套管換熱的效率越高;西安地區3500 m井深工況下,相鄰地熱井的間距為30 m時能夠保證其地層溫度不會相互干擾。研究結論可為深層地熱開發利用提供科學參考。

發文機構：中煤科工集團西安研究院有限公司 陜西省煤礦水害防治技術重點實驗室

關鍵詞：深層地熱能單井群井延米取熱量COMSOLMultiphysicsdeep geothermal energysingle wellgroup wellsheat transfer per-meterCOMSOL Multiphysics

分類號： P314[天文地球—固體地球物理學]