增强型地热系统热流固耦合模型及数值模拟

摘要：

增强型地热系统( EGS)利用水力压裂地下高温岩体形成人工热储，通过载热流体循环提取干热岩( HDR)所存储的地热能，其开采过程包含渗流、热能交换及岩体介质变形，为典型的热流固( THM)耦合问题。将裂隙岩体视作基于离散裂隙网络和基质岩体的双重介质，给出THM耦合的数学模型，基于商业有限元软件COMSOL Mutilphysics进行二次开发，实现裂隙岩体温度场、渗流场和应力场的全耦合求解。利用一个已知解析解的算例验证耦合模型和全耦合求解方法的正确性。最后利用随机生成的二维裂隙网络模型模拟EGS的运行过程，分析干热岩储层内渗流、温度、应力及变形的分布规律。计算结果表明，储层内的贯通裂隙构成主要导水区，水的对流传热作用明显；高压水注入和温度变化导致岩体裂隙发生位移，改变储层的传输特性，进而影响地热能的提取；考虑THM耦合作用对于研究增强型地热系统的的利用效率和运行规律非常有必要。

关键词：干热岩、增强型地热系统、裂隙岩体、热流固耦合、数值模拟

所属期刊栏目：40

分类号：TK529(特殊热能及其机械)

资助基金：国家自然科学基金项目51404291;山东省青年基金项目2013ZRE28068;中央高校基本科研业务费专项14CX05024A,14CX02045A;国土资源部重点实验室开放基金项目SHW[2014]-DX-11

在线出版日期：2017-01-07（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：109-117