增強型地熱系統儲層低溫誘導開裂機理與模型研究

《增強型地熱系統儲層低溫誘導開裂機理與模型研究》是依託吉林大學，由於子望擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：增強型地熱系統儲層低溫誘導開裂機理與模型研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：於子望
• 依託單位：吉林大學

項目摘要

儲層改造是EGS等諸多地下重大能源工程的關鍵技術問題。本項目以揭示熱岩低溫誘導開裂機理和建立強度模型為目標，通過室內大尺寸物理模型試驗及多種宏、細觀測試技術，結合熱力學和岩石力學理論，探尋冷水刺激熱岩誘導開裂規律和機理，研究不同注入溫差、注入速率及地應力條件對裂紋形狀、走向、密度、種類等特徵的影響，並建立考慮溫度應力的低溫刺激岩石斷裂損傷強度模型；開發程式模組實現其與熱-流-固多場耦合平台的搭接，通過與典型場地監測數據的對比分析對模型進行驗證與最佳化。本項目關於儲層低溫誘導開裂機理及影響規律的研究，旨在為合理設計地下熱儲層冷流體刺激開裂，降低儲層改造成本並提高開採效率，以及控制環境負效應提供理論基礎和科學依據。

結題摘要

在地熱工程中，流體-溫度-應力的耦合模擬計算是工程設計、運行中的重點及難點。在此背景下，依託國家自然科學基金項目“增強型地熱系統儲層低溫誘導開裂機理與模型研究” (項目編號：41602243)，開展了單縫變溫導流換熱室內實驗，分析了溫度應力對乾熱岩導流能力的影響規律；通過現場熱回響試驗及室內實驗，獲取並分析了長春、哈爾濱以及加格達奇地區的導熱係數和比熱容等熱物理參數的範圍及變化規律，依據熱回響試驗結果計算了幾個區域地埋管地源熱泵工程的地熱能可利用量；針對我國北方高緯度地區冬季供暖產生的熱不均衡問題，提出了一種利用中層地熱能供暖的新型的中低溫乾熱岩-熱泵系統，以瀋陽地區為例通過數值模擬對其長期運行效率及成本進行了分析；針對華北地區，選取唐山某大型水源熱泵實際工程進行數值模擬研究，提出多種最佳化方案解決系統冷堆積問題；研發程式對TOUGHREACT和FLAC3D進行搭接，通過建立相應算例，研究增強型地熱系統對井抽灌引起的水-熱-力耦合過程，分析滲流場及溫度場的分布及演化趨勢，揭示多場耦合強度規律及影響因素。