增强型地热系统热流固耦合过程数值模拟研究

摘要

增强型地热系统是在干热岩技术基础上提出的,从低渗透性岩体中采出深层热能的人工地热系统。在许多地热田中,虽然大量现场证据表明,在裂缝储层中,注入的水可以沿优先流动路径快速的迁移到生产井,但是相关迁移规律依旧没有得到清晰地认识,为验证迁移规律的正确性,首先将广泛用于岩土工程分析的商业软件FLAC3D中的应力应变分析功能引入到成熟的多相多组分及传热特性分析的TOUGH2代码中,提出了一种广义的三维热流固耦合模型,并通过对经典一维固结问题的模拟,验证了模型的准确性。然后利用所建立的人工地热储层模型模拟注入井中的水向生产井的运移过程,考察注采井位置的变化对热采效率的影响。数值结果表明,注入井和生产井的位置越近,热采效率越低。当注入井和生产井呈对角线布置时,由于注入流体在优先流动路径下扫过模型的面积最大,热采效率达到最高,且热采程度更加完全。