刘桂宏
- 作品数：14 被引量：59H指数：5
- 供职机构：清华大学土木水利学院土木工程系更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金中央高校基本科研业务费专项资金国家重点基础研究发展计划更多>>
- 相关领域：天文地球矿业工程建筑科学动力工程及工程热物理更多>>
- 献县地热田碳酸盐岩热储示踪试验与模拟被引量：8
- 2020年
- 地热回灌过程中开采井热突破预测等理论模型方面的研究尚不完善。本文在献县地热田开展了对井回灌示踪试验,并运用Comsol Multiphysics建模软件进行了参数反演,应用该理论框架进行了示踪试验数据的定量解释及开采井热突破预测。结果表明,示踪剂回收率偏低,为0.0225%,采灌井存在1条优势通道,通道长度约为513.7m,总体表现为采灌井之间的水力联系较差。本文应用模型进行了参数反分析,计算得到拟合优度R2=0.7907>0.6,说明此优化结果与测量值有较强的相关性,拟合程度好。连续开采100a,不会发生热突破现象。
- 李亭昕蔡永丰刘彦广刘桂宏张宏亮秦祥熙
- 关键词：地热资源参数反演
- 热储工程示踪试验技术研究进展与应用
- 地热能是一种清洁环保的可再生能源,地热回灌对地热能的可持续开发利用具有重要的意义.然而,尾水回灌可能会导致开采并存在热突破的风险.对于热储工程而言,示踪试验技术可以用来探明热储的渗流特征、采灌井之间的水力联系、导水通道,...
- 刘桂宏赵志宏浦海
- 关键词：地热回灌渗流特征示踪试验
- 深地能源工程热水力多场耦合效应高效模拟方法
- 深地能源工程多场耦合效应数值模拟面临的主要难题有深部岩体的非线性力学特性、复杂的赋存环境、以及围岩-结构尺寸相差悬殊的计算瓶颈。针对深地能源工程井筒结构独特的细长型几何特点,将井筒简化为一维线单元,考虑井筒内流体沿井筒轴...
- 赵志宏刘桂宏徐浩然
- 关键词：多场耦合数值模拟
- 文献传递
- 渗流-应力耦合下的裂隙岩体劈裂模型研究被引量：5
- 2015年
- 针对渗流-应力耦合作用下裂隙岩体的劈裂破坏现象,首先采用流固耦合理论计算单元应力,其次从微裂隙的萌生、扩展、聚合规律出发,采用双曲线模拟翼裂纹扩展路径,考虑翼裂尖端II型应力强度因子对扩展路径的影响,建立了渗流-应力耦合作用下基于曲线扩展路径的劈裂演化模型。利用Fish语言,通过对FLAC3D的二次开发,实现了新模型的程序化。将新模型与Lajtai经验公式相比对,发现两者计算结果接近,验证了新模型的正确性。
- 聂韬译浦海刘桂宏肖成倪宏阳
- 关键词：流固耦合应力强度因子
- 通州区地热资源优化开采模式动态研究被引量：4
- 2022年
- 地热井的优化开采对地热资源的集约高效利用意义重大。根据北京市通州区地层特征和地热井布局建立了三维热储模型,对储层岩体中热、水进行多尺度耦合模拟,利用抽水试验、回灌试验监测数据进行了模型校正。利用校正后的模型,计算了不同采灌量下的热突破时间,预测了现有模式下热突破引起的地温场变化以及不同采量下抽水漏斗的演化趋势,得出通州区域内25眼地热井开采100年后温度场和水位场的动态云图。基于模拟数据,结合通州区现有采灌条件,提出了“一采一灌”、“一采两灌”、“两采三灌”的布井方案,同时进行了不同采灌量下的温度场、水位场的数值模拟,提出了优化的采灌布井模式,为地热资源长期开发利用提供理论支撑。
- 张进平王煜曦刘桂宏何铁柱袁利娟徐浩然孔祥军
- 关键词：多场耦合
- 城市深层热储热水力多场耦合模拟方法与应用
- 地热能是一种清洁环保的可再生能源，地热回灌是地热能可持续开发利用的重要保障。城市深层热储处于高温高压的复杂环境中，其温度场、渗流场、应力场的动态演化对地热对/群井系统的运行状况具有重要影响，因此研究城市深层热储在热-水-...
- 刘桂宏
- 关键词：地热回灌
- 城市深层地热能可持续开采多场耦合效应数值模拟研究进展被引量：1
- 2023年
- 我国中深层(200~3000 m)和深层(>3000 m)地热资源储量丰富,具有很大的开发空间,可持续开发利用地热资源将是碳达峰、碳中和目标如期实现的重要保障之一。然而,地热能开采过程涉及复杂的温度场、渗流场、应力场耦合效应。为此,总结了笔者团队在水热型地热资源开发利用多场耦合效应数值模拟方面的研究成果,包括面向城市深层地热能可持续开采的资源量评价、采灌方案优化设计方法和在典型地热工程中的示范应用。从温度、水位、变形3个方面给出了深层地热能可持续开采的多指标评价体系,以及基于数值模型的可采地热能计算公式。基于深层地热井-储系统多场耦合数值模型给出了满足可持续开采标准的可采地热能评价方法,提出了开采井风险评价的“红绿灯系统”,并依托雄安新区容东安置区地热开发利用工程验证了资源评价方法的合理性。基于深层地热井-储系统多场耦合数值模型给出了满足可持续开采标准的采灌方案优化设计方法,采用Plackett-Burman设计构建了代理模型,通过多响应优化实现了参数的快速优化,并依托北京市城市副中心地热开发利用工程验证了采灌方案优化设计方法的合理性。为城市深层地热能可持续开采提供了理论与工具支撑,以促进城市深层地热能更大规模和更高质量的开发利用。
- 赵志宏刘桂宏王佳铖徐浩然
- 关键词：多场耦合资源评价优化设计
- 雄安新区容城地热田碳酸盐岩热储采灌数值模拟被引量：5
- 2023年
- 采灌均衡是水热型地热资源可持续开发利用的有效模式。为了模拟不同采灌情景下热储的温度与压力响应,为地热资源可持续开发提供理论支撑,本文采用数值模拟技术建立了雄安新区容城地热田蓟县系碳酸盐岩热储的数学模型。首先利用COMSOL软件对300 km^(2)区域内已有地热井的开采数据进行了数值模拟,模拟结果与监测数据吻合较好。然后在此基础上,对单井开采模式下蓟县系热储未来50 a内温度场和压力场变化趋势进行了预测;并针对热储水位下降趋势制定了回灌方案,分析了不同井间距对热储温度场和压力场的影响程度。结果表明:无回灌开采模式下,在40 a左右,水位埋深降低至150 m,每年水位下降约1.13 m;采用“一采一灌”方案的对井系统,在井间距分别为600、800和1000 m 3种情况下,增大井间距虽然减少了布置的对井数量,但是延长了热突破时间,增加了开采量,从而可以开采更多的热量。在实际工程中应通过数值模拟方法优化对井间距,保证开采量的增加同时延长热突破时间,以开采更多的热量。
- 马峰高俊王贵玲高俊王贵玲赵志宏刘桂宏
- 关键词：数值模拟回灌碳酸盐岩
- 深地能源工程热水力多场耦合效应高效模拟方法被引量：9
- 2020年
- 深地能源工程多场耦合效应数值模拟面临的主要难题有深部岩体的非线性力学特性、复杂的赋存环境、以及围岩-结构尺寸相差悬殊的计算瓶颈。针对深地能源工程井筒结构独特的细长型几何特点,将井筒简化为一维线单元,考虑井筒内流体沿井筒轴向的渗流传热,而井筒内流体与周围岩体的换热过程则采用等效换热系数近似考虑,套管和砂浆层的影响包含在等效换热系数中,利用该方法实现了远场尺度深地能源工程热-水-力多场耦合效应的高效模拟。依托中国京津冀及周边地区典型水热型地热田群井系统开展案例研究,不仅证明了该文所提出的数值模拟方法可兼顾百平方千米尺度深地能源工程多场耦合效应模拟分析的精度与效率,还揭示了深部热储温度场、渗流场、变形场的长期演化特征。
- 赵志宏刘桂宏徐浩然
- 关键词：多场耦合数值模拟
- 基于等效渗流通道模型的地热尾水回灌理论模型被引量：11
- 2017年
- 深层地热能是一种清洁环保的可再生能源,尾水回灌是深层地热可持续开发利用的重要保证,但目前国内地热尾水回灌还处在起步阶段,地热尾水回灌方案优化设计的理论模型尚不成熟。文章结合示踪试验,提出了基于等效渗流通道模型的热储参数反演与开采井热突破预测的完整理论框架。应用多孔介质溶质运移理论,修正了等效渗流通道中的溶质浓度解析解,并联合移动渐近线法提出了热储参数反演理论模型;推导了等效渗流通道中的对流传热解析模型,可对开采井中的水温变化进行预测。依托山东省德州市平原县魏庄社区地热对井示踪试验,应用该理论框架进行了示踪试验反演及开采井热突破预测,并对影响开采井热突破的主要因素进行了敏感性分析。
- 赵志宏刘桂宏谭现锋张平平
- 关键词：示踪试验参数反分析
