煤田地质与勘探

作者：平宇, 李放, 季文清, 袁筱莹, 齐玉峰, 邓晓颖, 王心义,

关键词：地热能开采, 地热管理模型, 多井联合, Galerkin有限元法, Pareto-灰狼算法, TOPSIS理论, 开采优化,

深部地热水作为一种清洁低碳的可再生能源，对促进实现“双碳”目标具有重要意义，但其不合理开采将导致水量减少、水位下降、工程效益低等一系列问题。以河南开封市城区已有的地热井勘探资料为基础，构建表征地热水运移的水文地质模型及对应的数学模型，利用Galerkin有限单元法对模型进行识别与验证。针对现有地热井单独运行、按需开采的弊端，围绕开封市城区主采的埋深1 200~1 400 m热储层，以水位降深最小、井间干扰最小、运行费用最低为目标函数，以水位降深、供需平衡为约束条件，建立地热水开采井运行模式优化模型。为提高收敛的准确性和结果可靠性，引入Pareto-灰狼算法求解模型并用TOPSIS理论对结果进行排序。研究表明：优化后剖分节点水位降深之和减少70.3%，地热井之间水位降深影响值之和减少10.83%，分区Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ水位降深分别减少12.85%、28.14%、43.77%，−80 和−90 m水位等值线包围的降落漏斗面积分别降低15.5%和28.7%，地热井运行总费用降低28.7%。研究成果通过构建优化模型和引入改进算法，为地热水合理开发提供科学依据，优化地热水开采井的运行模式，不仅可以减少水资源浪费，提高水资源利用效率，还可以降低地热井运行费用，对于地热水合理开发与科学保护具有重要指导作用。

来源：2024年第1期

《煤田地质与勘探》期刊编辑部

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