地熱單井取熱原理與方法

目錄
前言
第1章　地熱單井取熱方法　1　
1.1　概述　1　
1.2　單井井下?lián)Q熱器地熱系統(tǒng)　2　
1.3　單井同軸套管閉式循環(huán)地熱系統(tǒng)　3　
1.4　單井同軸套管開式循環(huán)地熱系統(tǒng)　4　
1.5　多分支井自循環(huán)地熱系統(tǒng)　4　
1.6　多分支井閉式循環(huán)地熱系統(tǒng)　6　
1.7　中心保溫管技術(shù)　7
第2章　單井井下?lián)Q熱器參數(shù)優(yōu)化與結(jié)構(gòu)設(shè)計　10　
2.1　流動傳熱模型建立　10　
2.1.1　換熱器流動傳熱模型　10　
2.1.2　儲層流體流動模型　12　
2.1.3　井筒和儲層傳熱模型　13　
2.1.4　邊界條件設(shè)置　13　
2.1.5　有限元網(wǎng)格劃分　14　
2.2　取熱原理分析　15　
2.2.1　溫度場分布特征　15　
2.2.2　流場分布特征　17　
2.2.3　出口溫度變化規(guī)律　18　
2.3　取熱效果影響參數(shù)研究　19　
2.3.1　儲層孔隙度影響規(guī)律　19　
2.3.2　導熱系數(shù)影響規(guī)律　20　
2.3.3　地層水流速影響規(guī)律　21　
2.3.4　地層水流動方向影響規(guī)律　21　
2.4　換熱器結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計　22　
2.4.1　換熱器結(jié)構(gòu)　22　
2.4.2　并聯(lián)換熱器取熱特征　24　
2.4.3　串聯(lián)換熱器取熱特征　26　
2.4.4　螺旋管換熱器取熱特征　29　
2.4.5　不同結(jié)構(gòu)換熱器取熱效果對比　31　
2.5　取熱工質(zhì)優(yōu)選　32　
2.5.1　取熱工質(zhì)介紹　32　
2.5.2　單　U形管取熱效果對比　33　
2.5.3　雙　U形管取熱效果對比　34　
2.5.4　螺旋管取熱效果對比　35
第3章　單井同軸套管閉式循環(huán)取熱機理與參數(shù)　38　
3.1　井筒與儲層流動傳熱模型　38　
3.1.1　井筒流動傳熱方程　38　
3.1.2　儲層流動傳熱方程　39　
3.2　流場與溫度場分布規(guī)律　39　
3.3　運行參數(shù)對取熱效果影響研究　42　
3.3.1　地層水流速　42　
3.3.2　工質(zhì)排量　43　
3.3.3　入口溫度　44　
3.3.4　固井水泥導熱系數(shù)　44　
3.3.5　地層導熱系數(shù)　45　
3.3.6　取熱工質(zhì)種類　46　
3.4　高導熱水泥技術(shù)　47　
3.4.1　實驗材料與實驗方法　47　
3.4.2　抗壓強度評價　50　
3.4.3　導熱系數(shù)評價　51　
3.5　單井同軸套管閉式循環(huán)取熱現(xiàn)場試驗研究　61　
3.5.1　試驗井概況　61　
3.5.2　試驗設(shè)備　62　
3.5.3　現(xiàn)場試驗程序　63　
3.5.4　試驗結(jié)果與分析　66
第4章　單井同軸套管開式循環(huán)取熱機理與參數(shù)　69　
4.1　流動傳熱模型建立　69　
4.1.1　模型假設(shè)　69　
4.1.2　流動傳熱模型　69　
4.1.3　初始和邊界條件　70　
4.1.4　模型設(shè)置與網(wǎng)格劃分　70　
4.2　儲層溫度場特征分析　72　
4.3　工藝參數(shù)對取熱效果影響研究　73　
4.3.1　排量影響規(guī)律　73　
4.3.2　入口溫度影響規(guī)律　75　
4.3.3　注采間距影響規(guī)律　76　
4.4　儲層物性對取熱效果影響研究　77　
4.4.1　孔隙度影響規(guī)律　77　
4.4.2　滲透率影響規(guī)律　78
第5章　多分支井自循環(huán)地熱系統(tǒng)取熱原理與參數(shù)　80　
5.1　地熱儲層和井筒耦合流動傳熱模型　80　
5.1.1　模型假設(shè)　80　
5.1.2　二氧化碳物性模型　81　
5.1.3　地熱儲層的熱流固耦合模型　82　
5.1.4　儲層和井筒耦合流動傳熱模型　86　
5.1.5　幾何模型與網(wǎng)格劃分　89　
5.1.6　隨機離散裂縫網(wǎng)絡(luò)　92　
5.1.7　邊界條件設(shè)置　93　
5.2　取熱機理分析　93　
5.2.1　取熱效果評價參數(shù)　93　
5.2.2　儲層熱流固耦合特性　94　
5.2.3　巖石變形對取熱的影響　101　
5.3　二氧化碳井筒流動傳熱規(guī)律　103　
5.3.1　二氧化碳井筒溫度和壓力分布規(guī)律　104　
5.3.2　保溫段長度影響規(guī)律　108　
5.3.3　井筒尺寸影響規(guī)律　110　
5.3.4　井筒深度影響規(guī)律　115　
5.4　二氧化碳與水取熱效果對比　116　
5.4.1　二氧化碳與水物性對比　117　
5.4.2　二氧化碳與水取熱效果對比　119　
5.5　多分支井與垂直對井取熱對比　127　
5.6　參數(shù)影響規(guī)律研究　130　
5.6.1　儲層物性參數(shù)　130　
5.6.2　分支井結(jié)構(gòu)參數(shù)　134　
5.6.3　注采參數(shù)　139　
5.6.4　裂縫特征參數(shù)　142
第6章　多分支井閉式循環(huán)地熱系統(tǒng)產(chǎn)能預測與參數(shù)　158　
6.1　地熱系統(tǒng)產(chǎn)能預測模型　158　
6.1.1　模型假設(shè)　158　
6.1.2　井筒流動傳熱數(shù)學模型　158　
6.1.3　幾何模型　159　
6.1.4　初始和邊界條件　160　
6.2　分支井筒和地層溫度場分布特征　161　
6.3　工藝參數(shù)對取熱效果的影響　162　
6.3.1　注入排量影響規(guī)律　162　
6.3.2　保溫管導熱系數(shù)影響規(guī)律　165　
6.4　井筒結(jié)構(gòu)參數(shù)對取熱效果的影響　166　
6.4.1　分支井數(shù)量影響規(guī)律　166　
6.4.2　分支井眼尺寸影響規(guī)律　167
第7章　單井取熱方法室內(nèi)實驗　169　
7.1　地熱多功能流動傳熱系統(tǒng)研制　169　
7.1.1　實驗系統(tǒng)設(shè)計思路　169　
7.1.2　實驗系統(tǒng)模塊與組成　169　
7.2　多分支井自循環(huán)取熱特征實驗研究　173　
7.2.1　實驗方案與實驗流程　174　
7.2.2　生產(chǎn)參數(shù)影響規(guī)律實驗研究　176　
7.2.3　分支井結(jié)構(gòu)參數(shù)影響規(guī)律實驗研究　179　
7.3　多分支井與單井同軸套管開式循環(huán)地熱系統(tǒng)取熱對比　181
參考文獻　184