地热储层单裂隙岩体渗流传热数值模拟研究

肖鹏^1,2，窦斌^1,2，田红^1,2，郑君^1,2，崔国栋^1,2，夏杰勤^1,2，Muhammad Kashif³

1. 中国地质大学(武汉)工程学院2. 地球深部钻探与深地资源开发国际联合研究中心3. 萨戈达大学地球科学系

摘 要：研究地热储层裂隙岩体中的渗流传热过程对干热岩地热资源的开采具有重要的意义。本文以干热岩地热工程为背景,采用COMSOL Multiphysics数值模拟软件对地热储层单裂隙岩体中渗流传热机理进行了研究,并分析了流体注入速度和温度对岩体温度场的影响及其对干热岩地热工程的影响。研究发现流体参数对岩体温度场的影响主要体现在2个方面:一方面是对岩体温度场受扰动区域以及幅度的影响,另一方面是对岩体温度场达到稳态所需要时间的影响。流体注入速度的提升会降低系统的寿命和寿命期的出口法向总热量值,当考虑出口法向总热通量时,存在最佳流体注入速度,本研究中最佳流体注入速度为0.011 m/s。流体注入温度的提升会增加系统的寿命和系统的出口法向总热通量和总热量。研究为干热岩自热资源的开发与利用提供了理论依据,为工程运行参数的设计提供了参考依据。

关键词：地热储层;单裂隙;渗流传热;流体参数;数值模拟;干热岩开发;