石岩
- 作品数：10 被引量：55H指数：6
- 供职机构：吉林大学环境与资源学院更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金中国地质调查局地质调查项目国家高技术研究发展计划更多>>
- 相关领域：天文地球动力工程及工程热物理一般工业技术理学更多>>
- 井筒空间内以CO_2为载热流体的多相流流动算法分析
- 2015年
- 在地热开采井井筒空间内流体的流速计算通常采用动量守恒方程,而对于多相流系统直接求解动量方程比较困难,同时也很难将井筒流和储层流模型耦合在一起.为了解决这一问题,通过介绍引入漂移流模型DFM(Drift Flux Model)的方法,将多相流系统不同相的流速建立关系,从而将动量守恒方程中多个未知数转为一个未知数,实现多相流动量守恒方程各参数的求解.
- 石岩
- 关键词：动量守恒多相流
- 波纹管强化换热的计算机理及实验
- 2011年
- 针对波纹管的强化传热特性,采用理论程序分析与实验研究相结合的方法优化工程设计,提出了浸入式波纹管污水换热器的设计计算方法,并实测了利用该换热器的城市污水热能回收与利用系统的运行参数。测试结果显示:采用该计算程序设计的污水换热器的换热量完全满足建筑物的负荷要求。同时,与其他非金属污水换热器(铝塑管污水换热器、PP-R管污水换热器)的换热效果进行了对比实验,为浸入式污水换热器的优化设计和工程应用提供理论依据和技术参数。
- 石岩
- 关键词：污水热能波纹管
- 松辽盆地增强型地热系统(EGS)地热能开发热-水动力耦合过程被引量：20
- 2014年
- 增强型地热系统地热能开发涉及到热和水动力的耦合,对应的温度和压力场时空变化特征是评价地热开发效果的关键问题。基于松辽盆地徐家围子深部地质条件,采用TOUGH2进行了地热能开发过程中裂隙-孔隙介质系统中温度和压力变化的数值模拟,分析了不同埋深水平情况下地热能开发的差别,研究了孔隙基质和裂隙介质的渗透率和孔隙度、岩石导热系数、井径、注入压力、注入温度及裂隙周围基质因素对地热能开发的影响。结果表明:采用定压力开发时生产井抽出控制整个区域的压力分布,压力梯度在注入井区域较大,并随着开发的进行,注入井的注入对压力的影响逐渐增大;温度由注入井到生产井逐渐增大,并随着开发的进行温度降低范围逐渐向生产井扩大;质量和热提取速率随时间逐渐减小。不同埋深位置的模拟结果显示,埋深大的温度相对较高,水的流动性较强,质量和热提取速率较高,压力和温度变化幅度均较大。裂隙系统的渗透率、注入井/生产井压力和注入温度、井径对深部地热开采过程中的压力和温度影响较大,从而影响热的提取效率;而孔隙基质的渗透率和孔隙度、裂隙介质的裂隙度和岩石的热传导系数的影响并不明显。
- 雷宏武金光荣李佳琦石岩冯波
- 关键词：松辽盆地
- 导热与导热-渗流作用下浅层地能热量输运数值模拟被引量：4
- 2012年
- 现用于浅层地能热量输运的地下传热模型忽略了地下水迁移对传热的影响。依据TOUGHRE-ACT模拟程序中质量与能量守恒原理,建立了多相流热渗耦合条件下地下热能输运数学模型。在此基础上建立了换热井群模型,模拟了导热及渗流作用下换热井群夏季制冷工况的瞬态温度场。模拟结果显示,地下水渗流流速及方向对热量传输影响较大。渗流流速为0.1 m/s时,温度场的瞬态特征显著;渗流流速达到0.5 m/s以上时,温度场的瞬态特征逐渐消失。渗流流速的方向性使换热井群温度场分布也呈现出显著的方向性,在布置换热井群时应在平行地下水渗流方向上增加井间距,而在垂直于地下水渗流方向上减小井间距。2种传热作用相比:在导热作用下换热井群产生热堆积,温度场整场接近饱和;在渗流作用下各换热井的能效系数在20 d后基本处于稳定状态。
- 石岩许天福王福刚田海龙雷宏武
- 关键词：地热能换热器计算机模拟渗流作用
- 二氧化碳羽流地热系统中井间距和储层渗透率对热提取率的影响:以松辽盆地为例被引量：6
- 2015年
- 二氧化碳羽流地热系统（CPGS）是一种新的地热能的开采技术,其以超临界CO2作为地下热能载体,利用天然孔隙介质,实现深部地热资源的提取与CO2地质储存的双重目的。以松辽盆地中央凹陷区泉头组三、四段为目标储层,运用TOUGH2/ECO2H软件建立了平面二维羽流地热模型,且对地下载热流体进行了数值模拟,定量分析了注入井与生产井井间距离以及储层渗透率对热提取率的影响。模拟结果显示,羽流地热系统的热提取率随着注入井与生产井的井间距离和储层渗透率的增大而增大。为提高CO2羽流地热系统的能量输出,应选择＂中等渗透率（模型为10-15~10-14 m2）、注入井与生产井的井间距离长（模型为707.10m）＂的地层作为热储层。
- 魏铭聪杨冰许天福石岩封官宏冯波
- 地下热-水动力-力学耦合过程数值模拟:以CO_2地质储存为例被引量：9
- 2014年
- 在地下流动系统问题的研究中,热-水动力-力学(THM)耦合过程是研究的热点问题。在地下多相非等温数值模拟软件TOUGH2的框架内,基于Biot固结理论和摩尔-库仑破坏判定准则,建立了THM耦合模型;采用积分有限差和有限元联合的空间离散方法,开发了THM模拟器TOUGH2Biot。该模拟器中热和水动力过程是全耦合,力学过程是部分耦合。通过与解析解的对比,验证了其正确性。基于鄂尔多斯盆地CCS示范工程,采用TOUGH2Biot研究了CO2注入地层后的THM响应。结果显示CO2的注入引起流体压力急剧增加,地层有效应力减小,地表隆起,隆起大小在几十个厘米,同时孔渗增加,利于CO2注入引起的压力上升向外消散。CO2注入最有可能导致剪切破坏的位置位于最大速率注入点上部盖层,其次为靠近地表的位置。
- 雷宏武金光荣石岩李佳琦王福刚许天福
- 关键词：BIOT固结理论CO2地质储存
- 二氧化碳羽流地热系统水-岩-气相互作用:以松辽盆地泉头组为例被引量：7
- 2014年
- 二氧化碳羽流地热系统(CPGS)是利用CO2地质储存场地进行地热能开发的一种工程技术,也是整合CO2减排与开发深部地热资源的理想方式。但伴随着对深部地热的提取,注入储层的超临界CO2使深部咸水的pH值降低,导致周围岩体产生溶解和沉淀,从而引起孔隙度、渗透率等地层物性的变化,最终改变系统的生产能力和净热提取效率。以松辽盆地泉头组为目标储层,采用室内实验、数值模拟等技术手段,通过实验和数值计算结果的对比,揭示系统水-岩-气相互作用对热储矿物组分的改变。研究结果显示:实验过程中矿物溶解对温度和盐度变化较为敏感,而受压力影响较小;在实验和模拟时间内发生溶解的矿物主要是长石类矿物,方解石在反应后全部溶解;石英、伊利石和高岭石的矿物组分体积分数有所增加,并有少量菱铁矿生成。
- 石岩冯波许天福王福刚封官宏田海龙雷宏武
- 关键词：气相互作用松辽盆地
- 二氧化碳地质储存数值模拟中边界的影响分析和范围确定被引量：3
- 2014年
- 在"无限大"深部咸水层的二氧化碳(CO2)地质储存数值模拟中,往往需要人为给定一个边界。边界范围大小和类型选取直接影响模拟结果,进而导致储存潜力评价误差。笔者基于典型深部咸水层的二维径向模型,采用TOUGH2-MP软件进行数值模拟,分析了不同边界范围和类型对深部咸水层中注入CO2后压力和CO2饱和度分布、最大压力和CO2运移距离及储存形式和储存效率的影响。为了说明边界的确定与深部咸水层参数有关,还进行了渗透率、孔隙度、压缩系数、温度、盐度和边界类型的敏感性分析。结果表明在隔水边界类型下,边界范围越大,压力增量和CO2饱和度越被"平均化",从而最大压力增量越小,CO2饱和度分布形状越扁平,最大运移距离越大。但储存形式受边界影响不大,体积储存效率在"无限大"深部含水层中被高估。随着边界范围的扩大,边界引起的差异逐渐变小。另外,基于单相流和多相流解析解理论,得到了在已知注入速率下边界范围大小的简单近似确定方法。该方法考虑CO2的最大运移距离和水相的影响边界两个方面,适用于"无限大"深部咸水层单井或多井注入的边界确定。
- 雷宏武李佳琦许天福王福刚石岩
- 关键词：数值模拟
- 二氧化碳羽流地热系统中储层物性参数对热提取率的影响被引量：9
- 2013年
- 二氧化碳羽流地热是以超临界CO2作为地热系统的载热流体,利用天然孔隙介质,在进行CO2地质储存的同时实现深部地热资源的提取。CO2在注入地下储层后呈羽状扩散和分布,因此称这种地热开发系统为CO2羽流地热系统。在CO2羽流地热系统中,砂岩储层分布广泛,物性各异,对热提取率的影响较大。文章以松辽盆地中心凹陷区泉头组三、四段为地热储层,建立平面二维羽流地热模型,采用TOUGH2-MP软件进行数值模拟,定量评价储层物性对热提取率的影响。结果表明,温度对热提取率的影响最大,初始盐度的影响最小,故应按照"低压、低盐度、高温、高渗透、高比热"的标准选取储层,其中高温和高渗透率是应重点考虑的因素。
- 封官宏李佳琦许天福石岩
- 关键词：储层物性敏感度
- CO_2增强地热系统中的井网间距优化研究被引量：9
- 2014年
- 以松辽盆地为研究场地,采用数值模拟方法,研究五点布井法在不同井间距条件下,温度场、生产井流量、热提取率、累计热量、CO2封存量及压力降的变化特征。结果表明,注入井与生产井相距越近,储层的温度、流量变幅越大,稳定生产期和热突破时间越短;系统运行初期,具有较高的热提取率和累计热量,但其变化较大,不稳定。运行一段时间后,注入井与生产井井距近的系统热提取率和累计热量比井距较远的低。生产井与注入井之间压力降的增加有助于提高地热开采。从CO2储存角度看,生产井与注入井的井间距远有助于CO2的封存。
- 杨艳林靖晶王福刚石岩
- 关键词：CO2数值模拟
