黄陵地区中深层地热能赋存与U形井岩-水换热潜力分析Medium Deep Geothermal Energy Hosting and U-shaped Well Rock-Water Heat Transfer Potential Analysis in Huangling Area
王少锋,申小龙,赵真,刘军,罗娜宁
摘要(Abstract):
中深层U形地热井供暖工艺模式逐渐成为地热界供暖新的方向。以鄂尔多斯盆地南缘黄陵地区为研究对象,系统分析了研究区中深层地质条件与热储层特征,分析得出研究区地温梯度为3.05℃/100m,属于地温异常地区;其中埋深3 155m的马家沟组具有低渗透率、低孔隙度、无流体或含极少量流体等地质特征,其热储资源总量为3.72×10~(20)J,为良好的热传导型热储层和理想的干热岩类型地热资源层;通过注水换热循环试验、理论分析与同类型已建供暖项目对比研究,得出影响中深层U形地热井出口水温的因素有:入口温度、注水流量(流速)、水平段长度、井深、井眼直径(换热接触面积)、出水井的保温措施等;为有效提高换热效率,以中深层U形地热井裸眼换热工艺为依据,采用注水换热循环方法预测得出运行时水量采取100m~3/h,换热量可达3 128.47kW,单位每延米换热量为427.21W/m。研究成果对鄂尔多斯盆地南缘黄陵地区中深层地热能开发具有重要的借鉴意义。
关键词(KeyWords): 鄂尔多斯盆地南缘;中深层U形地热井;地温梯度;地热资源量;注水换热试验
基金项目(Foundation):
作者(Author): 王少锋,申小龙,赵真,刘军,罗娜宁
参考文献(References):
- [1]张育平,王兴,薛宇泽,等.关中盆地中深层地热能开发“保水取热”供暖关键技术[J].区域供热,2020(4):122-128.
- [2]孔彦龙,陈超凡,邵亥冰,等.深井换热技术原理及其热换量评估[J].地球物理学报,2017,60(12):4741-4752.
- [3]Liu J,Wang F,Cai W,et al.Numerical study on the effects of design parameters on the heat transfer performance of coaxial deep borehole heat exchanger[J].Int J Energy Res,2019,43(12):6337-6352.
- [4]冯邵航,陈静平,陈延信,等.管道水流速对深层U型地热井采热影响的数值模拟研究,[J]西安建筑科技大学学报(自然科学版)2012,44(4):586-592.
- [5]申小龙,王少锋,宋一民,等.鄂尔多斯盆地南缘延安地区中深层地热能特征研究[J].中国煤炭地质,2020,32(1):37-41.
- [6]王均,等.中国地温分布的基本特征[M].北京:地震出版社,1990.
- [7]任战利,张盛,高胜利,等.鄂尔多斯盆地构造热演化史及其成藏成矿意义[J].中国科学(D辑),2007,37(S1):23-32.
- [8]李俊岩,鲍玲玲,郭海明.中深层U型地热井取热性能数值模拟研究[C].//建筑环境与能源,第二十二届全国暖通空调制冷学术年会文集,2020(10):251-259.
- [9]尚宏波,赵春虎,靳德武,等.中深层地热单井换热数值计算[J].煤田地质与勘探,2019,47(6):159-166.
- [10]韩二帅,张家护,鲁冰雪,等.中深层地热能供热技术综述及工程实例[J].区域供热,2019(2):79-83.
- [11]鲍玲玲,徐豹,王子勇,等.中深层同轴套管式地埋管换热器传热性能分析[J].地球物理学进展,2020,35(4):1217-1222.
- [12]李永强,徐拴海,张卫东,等.套管式地埋换热器热短路及换热性能[J].煤田地质与勘探,2020,48(1):183-188.
- [13]杨卫波,施明恒.地源热泵中U型埋管传热过程的数值模拟[J].东南大学学报(自然科学报),2007,37(1):78-83.
- [14]陈静平.深层U型地热换热器换热过程模拟计算研究[D].西安:西安建筑科技大学,2012.
- [15]赵阳.中深层地热取热系统及传热模型研究[D].河北邯郸:河北工程大学,2019.