【摘 要】
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地热是重要的可再生能源。增强型地热系统由于具有更高的发电效率,近年来获得了越来越多的关注。针对增强型地热系统的耦合数值模拟能够反应热藏实时开采情况,对制定高效开发方案具有重要意义。通常使用热-流-固(THM)耦合的数学模型描述增强型地热系统运行中的物理过程,本文使用矿场尺度的复杂裂缝系统,通过在网格内嵌入离散裂缝,实现了裂缝法向应力-裂缝开度耦合方法。考虑到大规模裂缝网络的复杂性,采用等效连续介质
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地热是重要的可再生能源。增强型地热系统由于具有更高的发电效率,近年来获得了越来越多的关注。针对增强型地热系统的耦合数值模拟能够反应热藏实时开采情况,对制定高效开发方案具有重要意义。通常使用热-流-固(THM)耦合的数学模型描述增强型地热系统运行中的物理过程,本文使用矿场尺度的复杂裂缝系统,通过在网格内嵌入离散裂缝,实现了裂缝法向应力-裂缝开度耦合方法。考虑到大规模裂缝网络的复杂性,采用等效连续介质方法处理裂缝,并且基于Open FOAM框架使用迭代耦合方法编制了高效求解器。提出并实现了多边形裂缝在非结构网格上的快速分割算法。同时采用非正交通量超松弛修正法处理了各向异性扩散在有限体积两点格式下的网格取向问题。使用区域分解法实现了求解器并行计算,解决了裂缝与网格区域分解几何一致性的问题。最后模拟分析了在两井布局不同开采强度下热藏温度场、应力场及裂缝开度的变化规律,结果显示模型内的流动、传热过程和有很强的非均质性,裂缝分布是影响热藏内温度分布的主要因素,远离裂缝的岩石的热传导过程进行的并不充分,在开发后期仍然有较高温度,因此使用数值模拟方法对井网与裂缝系统间进行优化是必要的。本文构建的THM耦合求解器能够对矿场尺度复杂裂缝模型实现数值模拟,为干热岩高效开发提供一定的技术支持。
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