干热岩孔隙率影响的CO-EGS耦合模型研究

作     者：肖晓春 李文圣 公佩煜舜 

作者机构：辽宁工程技术大学力学与工程学院 

出 版 物：《应用力学学报》 (Chinese Journal of Applied Mechanics)

年 卷 期：2024年

学科分类：070801[理学-固体地球物理学] 07[理学] 0708[理学-地球物理学] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(No.51974186 No.52274203 No.52204218) 

主　　题：干热岩 孔隙率 多场耦合 EGS 超临界CO 对流换热 

摘      要：为了更真实、准确地模拟超临界CO2在增强型地热系统(enhanced geothermal system，EGS)中的对流换热特性以及热提取性能，考虑干热岩储层孔隙率、渗透率在热、流、固三场共同作用下的变化特性，提出了考虑干热岩储层孔隙率动态演化的THM耦合CO2-EGS模型，并通过数值模拟方法对其进行实现。将数值计算结果与解析解进行对比，验证了该模型的有效性。对模型渗流场、温度场、应力场以及超临界CO2的热物性参数进行了研究与分析，阐明了超临界CO2与干热岩储层之间的相互作用机理。结果表明：干热岩孔隙率和渗透率随系统运行年限增加产生显著变化，且超临界CO2在EGS中能够达到较好的对流换热效果及热提取性能。随着超临界CO2在裂隙与储层基质中迅速扩散，基质温度不断降低，出现了“高温波峰现象；基质孔隙压力变化和热收缩导致EGS储层基质产生位移，渗透率和孔隙率不断增加，超临界CO2在基质和主裂隙中的流速不断增大；储层应力不断重新分布，在系统运行120天左右达到平衡；随着储层压力和温度的变化，超临界CO2的热物性参数产生较大变化，呈现非线性增长趋势。