“地热资源开发技术及材料研发”虚拟专题

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“地热资源开发技术及材料研发”虚拟专题

来源：煤田地质与勘探

地热能作为一种非碳基、清洁能源，具有稳定连续输出的优势，对实现“碳达峰”和“碳中和”的发展目标具有重要价值。近年来，期刊刊发了关于地热资源分布、地热发电利用等相关文章，现在整理出相关成果，供大家参考学习，助力推动和促进地热能开发利用。

行业视野: 新能源
类别; 57个
关键词; 49位
专家; 12篇
论文; 5455IP
点击量; 2353次
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深层垂直井同轴换热能力数值模拟分析

作者(Author)：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(1 500~4 000 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(3 500 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3 500 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。

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煤田地质与勘探

2020年第05期

668

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填料对地热井固井材料导热性能的影响

作者(Author)：杨雨, 徐拴海, 张浩, 韩永亮, 张卫东

摘要：在地热井固井水泥中加入导热填料能够明显改善水泥石导热性能，提升地热井取热效果。在总结导热路径理论和紧密堆积理论的基础上，通过试验研究不同填料种类、粒径及掺量对固井水泥导热性能的影响。试验结果表明：较其他种类填料，石墨对水泥石导热性能提升效果最好；石墨粒径越大对应水泥石导热系数越高。不同粒径的石墨混合，较单一粒径石墨对水泥石导热性能的提升效果更好，其最优混合配比为：石墨粒径为150 μm与100 μm，质量比为2︰1。随着石墨掺量增加，固井材料的导热系数逐渐增大，但流动度和48 h抗压强度逐渐降低。参照固井相关规范，提出固井材料中石墨掺量应控制在9%左右为宜。研究成果为地热井高导热固井材料的制备提供借鉴。

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煤田地质与勘探

2020年第05期

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地热井固井材料导热性能影响因素

作者(Author)：张浩, 徐拴海, 杨雨, 韩永亮, 张卫东, 李永强

摘要：固井材料导热性能是影响地热井取热效果的因素之一。为提升地热井固井材料导热系数，采用正交试验，借助层次分析–指标重复性相关(AHP-CRITIC)混合加权法和极差分析，进行固井材料导热性能研究。结果表明：添加天然鳞片石墨、铁粉和石英砂均可提高固井材料导热系数，其中石墨对导热系数的提升作用最为显著，铁粉次之，石英砂最小；石墨掺量和水固比分别是影响固井材料综合性能的主次要因素；随着石墨掺量递增，其导热系数递增、48 h抗压强度和流动度均递减；得出高导热固井材料的优选配合比为：水固比值0.44，石墨、铁粉和石英砂掺量分别占水泥质量的7.5%、3%、2%，其导热系数可达1.87W/(m·K)，较常规固井材料提高约70%。研究成果可为地热能高效开发利用提供参考。

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煤田地质与勘探

2020年第02期

470

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中深层地热单井换热数值计算

作者(Author)：尚宏波, 赵春虎, 靳德武, 徐拴海, 王晓东, 张卫东, 韩永亮

摘要：中深层地热单井换热是一种“取热不取水”开发地热能的技术，该技术具有不破坏地下水环境、取热量大等优势，但目前就深度3 000 m以上的单井换热数值计算研究较少，本文针对西安地区地热地质条件，采用数值法计算了不同井型结构(L型定向井、丛式定向井)的中深层地热单井在连续运行一个采暖季情景下的换热量，计算结果表明：同一流速及地温梯度下，在系统连续运行120 d后，L型定向井的出口温度、单位时间取热量及延米取热量高于丛式定向井；同一流速下，地温梯度越大其出口温度越高，单位时间取热量及延米取热量也越大；同一地温梯度下，流速越大其出口温度越低，单位时间取热量及延米取热量越大。丛式定向井井斜30°的出口温度、单位时间取热量及延米取热量高于井斜45°，随着流速的增加，两种井斜下的出口温度、单位时间取热量及延米取热量的差异逐渐减小。从出口温度、单位时间取热量及延米取热量角度考虑，L型定向井的换热效率优于丛式定向井；从钻井施工的难易程度角度考虑，丛式定向井优于L型定向井；丛式定向井的两种井斜结构中，井斜30°的丛式定向井优于井斜45°。因此，所得不同工况的计算结果，可为中深层地热的开发与利用提供参考依据。

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煤田地质与勘探

2019年第06期

1801

384