【摘 要】
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地热能由于其清洁、可再生和分布广泛的特性,已成为世界上第三大可再生能源,其中仅干热岩型地热所蕴藏的能量就相当于全球所有石油、天然气和煤炭所蕴藏能量的30倍以上。增强型地热系统（Enhanced Geothermal System）是通过人工改造地热储层,从干热岩中提取热能的人工地热系统,研究EGS地热提取规律并分析其性能的影响因素和改善方法对地热能开采利用具有重要意义。本文首先对不同裂缝形态下EG
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地热能由于其清洁、可再生和分布广泛的特性,已成为世界上第三大可再生能源,其中仅干热岩型地热所蕴藏的能量就相当于全球所有石油、天然气和煤炭所蕴藏能量的30倍以上。增强型地热系统（Enhanced Geothermal System）是通过人工改造地热储层,从干热岩中提取热能的人工地热系统,研究EGS地热提取规律并分析其性能的影响因素和改善方法对地热能开采利用具有重要意义。本文首先对不同裂缝形态下EGS的运行进行了模拟,在分析其热提取性能的基础上建立了高效缝网模型;之后基于该模型引入热-流-固耦合理论,研究耦合效应对储层性质和EGS性能的影响;最后针对热-流-固耦合模型,以热提取效率、产出水温度等性能指标为目标函数,以基岩孔隙度、基岩渗透率、裂缝渗透率等属性参数和注入水温度、注入水速率等运行参数为自变量进行实验,分析各参数对EGS性能的影响,并得出各性能指标的拟合方程,为指导EGS建造和运行提供理论依据。研究表明:1、缝网中存在无法形成流通通道和虽形成通道但无法流通的两类无效裂缝,在裂缝规模一定时,“间隔式”缝网对提高热开采效率和更大程度利用热储潜能具有明显的改善作用。在EGS运行中,温度降低区域以有效裂缝为中心向周边扩展,冷锋线由注入井向生产井推进,产出水温度和热提取效率随时间延长逐渐降低。2、热-流-固耦合效应对EGS性能具有明显影响,实验发现在同样条件下考虑耦合效应时储层孔隙度和渗透率都产生较大变化,热提取效率、热提取总量和产出水温度也都高明显于非耦合情况,表明考虑耦合效应才能精确反映生产实际。3、热流固耦合作用下不同参数对EGS性能的影响具有明显差异,以某EGS 40年的运行为例,各参数对产出水温度和注采温差的影响由大至小依次为注入水温度、注入水速率、基岩孔隙度、热储层初始温度;各参数对热提取效率的影响由大至小依次为基岩孔隙度、热储层初始温度、注入水温度;各参数对热提取总量的影响由大至小依次为基岩孔隙度、注入水温度、热储层初始温度、注入速率;各参数对单位体积水在一个工作循环中所提取出热量的影响由大至小依次为注入水速率、基岩孔隙度、注入水温度、热储层初始温度;在基岩渗透率与裂缝渗透率数值相差5个数量级时,影响可忽略不计。本文研究对EGS的建造和运行具有较高的参考价值,在实际生产中,可针对不同的生产目标,综合考虑效率和效益,根据各指标的拟合方程优化参数组合。
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