多分支井地热系统CO2与水的取热效果对比

摘要：

多分支井地热系统是开采地热资源的新方法,具有单井注采循环、井眼与储层接触面积大、井眼与裂缝沟通能力强等优势,其中取热工质的采热能力与稳定性是决定地热系统取热效果的关键因素.为了深入分析CO2与水两种常见工质的取热效果,建立了多分支井地热系统井筒—储层耦合的流动传热模型,数值模拟了中、高温热储条件下,CO2与水在多分支井地热系统储层和井筒中的流动传热规律.研究结果表明:①CO2在中心保温管上返过程中会降压膨胀做功,产生显著温降效应,温度降低超过60℃;②CO2在中心保温管和环空内密度差异大,产生的浮力作用可实现自主循环取热;③在150～200℃的中温储层中,当CO2的注入质量流量为水的2.6倍时,CO2和水从储层中采出的热量相当,但CO2的浮力作用优势明显,具有更好的取热效果;④在超过200℃的高温储层中,水的黏度降低、热容升高、密度差异增大,其取热功率显著高于CO2,并且水的循环压力损耗明显降低,减弱了CO2的浮力作用优势,因此水具有更好的取热效果.结论 认为,流动传热模型和数值模拟证实不同温度地热地区应选用不同工质类型取热,为下一步地热资源的有效利用提供了理论支撑.

关键词：地热能;CO2;多分支井;数值模拟;物理性质;浮力作用;取热功率;循环压耗

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资助基金：国家自然科学基金优秀青年科学基金项目"油气井流体力学与工程";四川省科技计划项目"地热完井结构与井下换热器协同强化换热机理研究";中央高校基本科研业务费专项资金"高温花岗岩急剧冷却下力学特征演变机理研究"

在线出版日期：2022-01-04（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共12页

页码：179-190