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沈阳地区干热岩储留层裂隙温度分布研究

作　者: 赵锟
导　师: 赵俭斌
学　校: 沈阳建筑大学
专　业: 岩土工程
关键词: 干热岩储留层裂隙温度分布
分类号: TU83
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

伴随着可持续发展理念的推行、矿物质不可再生资源的匮乏以及环境问题的日益严重化,一种新型绿色环保资源的开发已成为了迫在眉睫的问题。干热岩作为一种储存量大、开发受限制少、绿色无污染的新型地热资源,因其特性适合应用于北方的寒区供暖需求,从而可以减少因寒区供暖而造成的矿物质资源的消耗并减轻环境污染的问题。在利用干热岩供暖这整个大命题的研究中最为关键的技术为干r热岩储留层裂隙的温度分布研究,在此我们利用有限元的相关理论,以热变换和热传递的理论为基础，根据岩体和裂隙水的温度控制方程建立干热岩储留层单条裂隙数学模型,通过软件Fluent对其进行模拟计算。并在模拟的过程中针对沈阳特有的地质条件和供暖要求,不断地修正干热岩系统地各项参数,最终将干热岩供暧系统的各项参数分别确定为钻井深度4000米,水流速度为1cm/s。并在此基础上对其储留层裂隙的温度分布进行了分析研究,通过数据的计算、统计、整合得出公式,以应用于沈阳地区干热岩储留层温度分布情况的计算和预估。再利用国外现场开发的的数据以及相相应本文的模拟计算结果，在供暖规范的基础上对干热岩的供暖能力进行了估算,大致确定为单口出水井在沈阳地区可满足90万平方米的供暖需求。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-12
第一章绪论  12-20
  1.1 引言  12-13
  1.2 中国的地热分布  13-14
  1.3 地热资源的分类  14
  1.4 干热岩地热资源  14-15
  1.5 关于干热岩的国内外研究现状  15-17
  1.6 研究意义  17-18
  1.7 本章小结  18-20
第二章干热岩地热资源开发技术  20-30
  2.1 中国干热岩地热成因和分布  20-22
    2.1.1 中国干热岩地热成因  20
    2.1.2 中国干热岩地热流分布  20
    2.1.3 中国地热分布特征  20-21
    2.1.4 中国高地温梯度地区的分布  21-22
  2.2 干热岩地热开发原理  22-23
  2.3 干热岩系统中钻井设计  23-24
    2.3.1 井深设计  23
    2.3.2 井孔的位置、间距和水平方向  23-24
  2.4 人工储留层建造  24-26
    2.4.1 人工储留层应该满足的基本要求  24
    2.4.2 人工储留层的范围  24
    2.4.3 人工储留层的建筑方法  24-25
    2.4.4 人工储留层建造时的实时检测  25-26
  2.5 干热岩资源进行评价  26-28
    2.5.1 浅层地热资源的工作机理  26
    2.5.2 以往地热资源的的评价  26
    2.5.3 干热岩资源评价  26-27
    2.5.4 靶区的建立和数据的收集  27-28
  2.6 干热岩地热开采的监测  28
  2.7 人工地热储留层裂隙扩展监测  28-29
  2.8 本章小结  29-30
第三章干热岩储留层裂隙温度分布研究原理  30-40
  3.1 关于Fluent介绍  30-32
    3.1.1 程序的结构  30
    3.1.2 fluent程序可以求解的问题  30
    3.1.3 用FLUENT程序求解问题的步骤  30-31
    3.1.4 FLUENT换热边界应用公式  31-32
  3.2 Fluent中流体的基本控制方程  32-34
    3.2.1 物质导数  32
    3.2.2 连续性方程  32-33
    3.2.3 N-S方程  33-34
  3.3 固流热耦合数学模型  34
  3.4 基质岩块温度场控制方程  34-35
  3.5 裂隙水温度场控制方程  35-36
  3.6 干热岩固流热耦合数学模型  36-37
  3.7 本章小结  37-40
第四章储留层裂隙温度分布数值模拟  40-64
  4.1 试验区地质背景  40-42
    4.1.1 地层分部  40
    4.1.2 岩浆岩  40
    4.1.3 构造条件  40
    4.1.4 试验区地层,含水岩石、地温、水温条件  40-41
    4.1.5 试验区所处的沈北断陷盆地的地热生成条件分析  41-42
  4.2 模型建立  42-46
    4.2.1 假设条件  42-43
    4.2.2 边界条件和初始条件  43-44
    4.2.3 物理参数  44
    4.2.4 模型求解器的选择  44-46
  4.3 观测位置的设置  46
  4.4 模拟计算  46-49
    4.4.1 出口水温度随时间变化图像  46-47
    4.4.2 储留层裂隙周围岩体温度分布  47-48
    4.4.3 运行5个月以后储留层裂隙水温分布  48-49
    4.4.4 模拟结果整体分析  49
  4.5 参数修订  49-51
    4.5.1 出口水温随时间变化曲线  49
    4.5.2 储留层裂隙周围岩体温度分布  49-50
    4.5.3 运行五个月以后整条裂隙水温分布  50-51
    4.5.4 模拟结果整体分析  51
  4.6 参数修订  51-63
    4.6.1 出口水温随系统运行时间的变化曲线  51-52
    4.6.2 岩体温度分布  52-55
    4.6.3 不同时间下裂隙中的水温分布情况  55-61
    4.6.4 模拟结论  61-63
  4.7 本章小结  63-64
第五章干热岩系统供暖能力研究  64-67
  5.1 干热岩系统供暖能力计算  64
  5.2 供暖能力研究  64-66
    5.2.1 储留层的热交换面积  64-65
    5.2.2 供暖能力计算  65
    5.2.3 供暖面积换算  65-66
  5.3 本章小结  66-67
第六章结论与展望  67-70
  6.1 本文的主要结论  67
  6.2 发展与展望  67-70
参考文献  70-74
作者简介  74
作者在攻读硕士学位期间发表的学术论文  74-76
致谢  76

沈阳地区干热岩储留层裂隙温度分布研究

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