以化石燃料為基礎(chǔ)構(gòu)建的能源結(jié)構(gòu)對人類賴以生存的環(huán)境產(chǎn)生了越來越大的影響。干熱巖（Hot Dry Rock，HDR）作為傳統(tǒng)水熱型地?zé)岬难由�，由于其環(huán)境友好性、清潔、可再生和空間分布的廣泛性，被認(rèn)為是21世紀(jì)最有潛力的新型能源。 世界目前開采和利用地?zé)豳Y源主要是水熱型地?zé)�。干熱巖是一種沒有水或蒸汽的深部高溫巖體，主要是各種變質(zhì)巖或結(jié)晶巖類巖體。保守估計地殼中干熱巖（3~10千米深處，其溫度范圍在150~650oC之間）所蘊(yùn)含的能量相當(dāng)于全球所有石油、天然氣和煤炭所蘊(yùn)藏能量的30倍。中國地質(zhì)調(diào)查局的最新評價數(shù)據(jù)顯示：中國大陸3~10千米深處干熱巖資源總量相當(dāng)于860萬億噸標(biāo)煤；若能開采出2％，就相當(dāng)于中國2010年全國一次性能耗總量（32.5億噸標(biāo)煤）的5300倍。 增強(qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)（Enhanced Geothermal System，EGS），是采用人工形成地?zé)醿拥姆椒�，從低滲透性巖體中經(jīng)濟(jì)地采出深層熱能的人工地?zé)嵯到y(tǒng)，即從干熱巖中開發(fā)地?zé)岬墓こ�。干熱巖的開發(fā)主要是采用人工形成地?zé)醿�，冷水通過注入井注入，進(jìn)入人工產(chǎn)生的、張開的聯(lián)通裂隙帶，并與高溫的巖體接觸被加熱，然后通過... 

【文章頁數(shù)】：174 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
內(nèi)容提要
ABSTRACT
圖目錄
表目錄
第1章 緒論
    1.1 研究背景和選題依據(jù)
        1.1.1 研究背景
        1.1.2 選題依據(jù)
    1.2 干熱巖資源潛力和增強(qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)示范工程
        1.2.1 干熱巖地?zé)崮軡摿?br>        1.2.2 EGS 示范工程
    1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢及存在問題
        1.3.1 增強(qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)儲層改造和效果評價數(shù)值模擬
        1.3.2 增強(qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)地?zé)崮荛_采數(shù)值模擬
        1.3.3 增強(qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)數(shù)值模擬軟件
        1.3.4 存在問題和發(fā)展趨勢
    1.4 研究內(nèi)容和技術(shù)方法及路線
        1.4.1 研究內(nèi)容
        1.4.2 技術(shù)方法和路線
    1.5 論文創(chuàng)新點
第2章 增強(qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)力學(xué)耦合水熱模型
    2.1 力學(xué)和水熱耦合數(shù)學(xué)模型
        2.1.1 水熱過程數(shù)學(xué)模型
        2.1.2 力學(xué)過程數(shù)學(xué)模型
        2.1.3 井筒中水熱耦合模型和井筒-儲層水熱耦合方法
        2.1.4 TOUGH2 模擬器中相關(guān)過程刻畫的改進(jìn)
        2.1.5 力學(xué)和水熱耦合方法
    2.2 力學(xué)和水熱耦合過程的數(shù)值模型
        2.2.1 時空離散
        2.2.2 離散方程的建立
    2.3 方程組求解方法
        2.3.1 非線性方程組求解
        2.3.2 線性方程組求解
    2.4 本章小結(jié)
第3章 增強(qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)力學(xué)耦合水熱模型模擬程序開發(fā)
    3.1 單機(jī)版計算程序開發(fā)
        3.1.1 水熱耦合模型求解模塊
        3.1.2 力學(xué)模型求解模塊
        3.1.3 井筒-儲層水熱耦合流程
    3.2 計算程序并行策略
        3.2.1 網(wǎng)格區(qū)域優(yōu)化分割
        3.2.2 數(shù)據(jù)讀入和分配
        3.2.3 系數(shù)矩陣的并行組裝
        3.2.4 線性方程組的并行求解
    3.3 程序驗證
        3.3.1 一維固結(jié)沉降模型解析解和數(shù)值解對比
        3.3.2 一維熱傳導(dǎo)引起的沉降模型解析解和數(shù)值解對比
        3.3.3 與實際場地數(shù)據(jù)和 TOUGH2-FLAC3D對比
    3.4 本章小結(jié)
第4章 美國 DESERT PEAK EGS 水力壓裂過程數(shù)值模擬
    4.1 DESERT PEAK EGS 水力壓裂概況
    4.2 水力壓裂模型建立
        4.2.1 概念模型
        4.2.2 數(shù)學(xué)模型
        4.2.3 模擬器選擇和模型參數(shù)
        4.2.4 網(wǎng)格剖分
    4.3 模型校正
    4.4 結(jié)果分析
        4.4.1 溫度時空變化特征
        4.4.2 壓力時空變化特征
        4.4.3 滲透率變化時空演化特征
    4.5 討論
        4.5.1 溫度對水力壓裂的影響
        4.5.2 不同模式水力壓裂比較
    4.6 本章小結(jié)
第5章 中國松遼盆地場地級 EGS 地?zé)崮荛_采優(yōu)化設(shè)計
    5.1 松遼盆地 EGS 場地概況和靶區(qū)選擇
        5.1.1 區(qū)域地質(zhì)概況
        5.1.2 EGS 靶區(qū)選擇
    5.2 優(yōu)化開采模型建立
        5.2.1 概念模型
        5.2.2 水熱數(shù)學(xué)模型和優(yōu)化目標(biāo)
        5.2.3 模擬器選擇和模型參數(shù)
        5.2.4 網(wǎng)格剖分
    5.3 優(yōu)化結(jié)果
        5.3.1 優(yōu)化后的參數(shù)
        5.3.2 優(yōu)化后的生產(chǎn)特征
        5.3.3 優(yōu)化后的溫度和壓力時空變化特征
    5.4 模型不確定分析
        5.4.1 布井方式的影響
        5.4.2 滲透率的影響
        5.4.3 裂隙間隔的影響
        5.4.4 井筒直徑的影響
        5.4.5 埋深的影響
    5.5 優(yōu)化開采過程中的力學(xué)變化特征
    5.6 本章小結(jié)
第6章 結(jié)論和建議
    6.1 結(jié)論
    6.2 建議
參考文獻(xiàn)
附錄A TOUGH2BIOT 中力學(xué)模型有限元離散
附錄B 隨機(jī)裂隙網(wǎng)絡(luò)的滲透張量
附錄C TOUGH2BIOT 模擬器輸入輸出文件和運(yùn)行說明
主要符號說明
作者簡介、攻讀博士學(xué)位期間科研成果及所獲獎項
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[4]增強(qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)(干熱巖)開發(fā)技術(shù)進(jìn)展[J]. 許天福,張延軍,曾昭發(fā),鮑新華.  科技導(dǎo)報. 2012(32)
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[6]增強(qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)數(shù)值模擬研究進(jìn)展[J]. 王曉星,吳能友,蘇正,曾玉超.  可再生能源. 2012(09)
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[9]增強(qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)研究開發(fā):以美國新墨西哥州芬登山為例[J]. 蘇正,吳能友,曾玉超,王曉星.  地球物理學(xué)進(jìn)展. 2012(02)
[10]增強(qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)開發(fā)過程中的多場耦合問題[J]. 王曉星,吳能友,張可霓,蘇正,曾玉超.  水文地質(zhì)工程地質(zhì). 2012(02)



本文編號：3689852