深层垂直井同轴换热能力数值模拟分析

作者：赵春虎,尚宏波,靳德武,王皓,徐拴海,王晓东,张卫东

摘要：针对中深部(1500~4000 m)地热资源深井同轴“保水取热”科学评价问题,以COMSOL Multiphysics多物理场耦合数值计算软件为模拟平台,构建垂直单井岩–水耦合传热模型,以西安地区地层与地温特征为模拟背景,计算分析2种地温梯度(0.027、0.030℃/m)与4种注水口流速(0.25、0.50、0.75、1.00 m/s)工况下深层(3500 m)地热单井套管换热能力。同时,建立5种井间距下的群井数值模型,分析不同井间距下群井中心井的出口温度变化规律。模拟结果显示:地温梯度越大,进出口温差越大,单位时间换热量与单位延米换热量越大;入口注水流速越大,进出口温差越小,但单位时间换热量与单位延米换热量越大,即地温梯度、流速越大,深层垂直钻孔套管换热的效率越高;西安地区3500 m井深工况下,相邻地热井的间距为30 m时能够保证其地层温度不会相互干扰。研究结论可为深层地热开发利用提供科学参考。

发文机构：中煤科工集团西安研究院有限公司 陕西省煤矿水害防治技术重点实验室

关键词：深层地热能单井群井延米取热量COMSOLMultiphysicsdeep geothermal energysingle wellgroup wellsheat transfer per-meterCOMSOL Multiphysics

分类号： P314[天文地球—固体地球物理学]