增强型地热系统的多区域多物理场耦合三维数值模拟

摘要

增强型地热系统(EGS)研究对发展地热发电具有重要意义。由于EGS通常涉及多区域多物理场耦合,且井内流动处于湍流状态,在EGS数值模拟中需要正确处理区域耦合、合理模拟井内湍流,并达到足够的计算精度和效率。基于多区域多物理场耦合三维有限元模型,系统研究EGS渗流与传热过程。计算结果表明:1)通过施加正确的连接条件能够实现在EGS不同区域之间的压力场、速度场和温度场的自然耦合;2)多种湍流模型模拟井内流动给出基本一致的压力变化,并且预测井内湍流压降约为层流压降的4倍,但比注水井与生产井之间的总压降小3个量级,因而井内湍流对EGS采热过程总体影响不显著;3)在EGS结构和物性垂向变化、储层中自然对流、井内湍流效应均可忽略的条件下,EGS以水平方向渗流和水平方向对流传热占主导,从而可采用两维模型近似模拟。