煤田地质与勘探

作者：谷峰, 李又武, 张越, 高英, 杨鹏, 王安然, 崔景云,

关键词：水热型地热, 水平井, 闭式取热, 对流传热耦合, 自然对流, 强制对流,

目的闭式取热技术只利用地层热量，不抽采地热水，近年来成为地热开发研究的重点领域之一，但关注储层对流对传热影响的研究相对缺乏。方法为了提高单井取热量，提出水热型储层水平井闭式取热工艺，增大井筒与储层的接触面积，且充分利用储层对流。建立水平井、循环水、储层互相耦合的流动传热模型，分储层自然对流、强制对流条件开展取热性能预测，揭示储层对流场、温度场演变特征。结果和结论结果表明：(1)储层发育与水平段垂直的强制对流可有效缓解热突破，对取热提升较为明显；与水平段平行的强制对流与自然对流取热量无明显差异。(2)与上覆地层相比，储层段对循环水温的提升占主导地位，平均每米温度提升是上覆地层的2.4倍。(3)储层对流场和温度场演变具有高度耦合特性。当储层只存在自然对流时，温度场变化范围与达西流动活跃区局限于井筒邻近区域，沿径向方向扩展；当储层发育强制对流时，温度场和对流场在水平井筒两侧呈非对称分布，低温区和低达西流速区位于对流下游方向。(4)储层温度动态恢复特征受对流条件控制。强制对流可加速对井筒周围区域热量补给，促进温度恢复，具备长年运行的条件。研究成果为水平井取热系统研究与设计提供借鉴。

来源：2024年第9期

《煤田地质与勘探》期刊编辑部

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