摘要：为提高深井换热器的取热效率,借鉴干热岩的开发思路,本文提出了一种单井增强地热系统。对单井套管底部岩体进行小范围压裂改造,将单井套管由封闭式系统改为开式系统来提高单井系统的取热性能。建立了热-流-固耦合的三维非稳态数值模型,研究了单井增强地热系统的系统性能表现和各关键参数的影响。结果表明:与传统深井换热器相比,单井增强地热系统的取热性能有较大提升,相同注入工况下,生产温度和取热功率分别提高了62.21℃和2 612.99 kW;从地热工程周期和优化角度出发,单井增强地热系统流量控制在10 kg/s较为适宜,过小的单井增强地热系统流量导致取热效率较低,过大使得系统运行寿命较短;增大井筒封隔间距、减小内管导热系数是提高系统取热性能的有效方法。本文研究可为单井增强地热系统的理论分析和实际应用提供参考。

摘要：为获得单井地热联合太阳能供暖系统的性能,本文建立了单井地热存取热以及太阳能集热器和热泵系统的数学模型,采用三对角矩阵算法对模型进行了求解。研究结果表明:单井地热的输出功率调节主要是由注入水温度和流量决定的;单井地热具有宽负荷调节能力,最小输出功率是最大值的72.61%,两者相差223.50 kW。利用地热的宽负荷调节能力可解决太阳能的不稳定性;太阳能集热器的功率和面积由地热的负荷调节能力决定。3 km深地热井,热泵平均输出功率720.81 kW,匹配的太阳能集热器功率约95.00 kW,集热器面积270 m^2;非供暖季的储热虽不能明显提高供暖时的取热功率,但可以缓解取热功率随时间的衰减。研究结果可为单井地热联合太阳能供暖系统的设计和运行提供指导。

摘要：目前,我国地热资源出水量少、干孔以及回灌难,市场上缺乏有效的利用手段,深井换热器(DBHE)是利用该种资源的有效方式之一。针对出水量少、干孔以及回灌难的地热资源,为全面了解DBHE,本文通过试验和数学模拟的手段研究其性能,计算了其20年的运行情况,结果表明DBHE的取热性能年均衰减率低于0.5%。分析了岩石的温度分布和热阻,指出了岩石导热系数小是限制DBHE性能提高的主要因素。针对固井水泥、保温管、井身结构和系统运行,给出了优化设计方案和运行建议。同时,在开源方面,提出了采用填充高导热材料进入漏失构造的方案来提高地层的导热系数和输出热功率;在节流方面,充分利用废弃油气井改造为DBHE进行地热开发。