增强地热系统EGS的人工热储技术_康玲
关于Fenton Hill增强型地热系统试验基地在流体循环过程中热储流体力
时期 。 在本研究 中， 探讨 了 Ｆ ｅ ｎ ｔ ｏ ｎ Ｈ ｉ ｌ ｌ 试 验基 地两个 主要的流体循环试验 。 在流体循环时期 ， 模拟结果从三个不 同方 面与实际数据相吻合 ： １ ） 在更 高背压下 运行 生产井 改善了整体 的储 层 阻抗 ， ２）注入流体 和产 出流体 的体积差随时 间的推移而减少 ， ３）可开采储层体 积随时间推 移 而增加 。 这些结果显示我们 的概念模型可能 与Ｆ ｅ ｎ ｔ ｏ ｎ Ｈ ｉ ｌ ｌ Ｅ Ｇ Ｓ 基地相 吻合 。
（ 改善 ） 。 此外 ， 在 Ｉ Ｃ Ｆ Ｔ期 间观测到了显著数量 的地震活动。 尽管从技术的角度讲 ， Ｉ Ｃ Ｆ Ｔ 试验期 间的流体循环是成功的 ， 但最终结论是该循 环流 量并 未达到在商业化 的要求 。 井 Ｅ Ｅ ． ２大规模水 力压裂过程 中观测到的微震 云， 使得这 口生产井
立 水力 联系从而进 行流体循 环并从储 层 中获 取 热量 ， 通 过地 面 的一个 小 型 电站 发 电 。
Ｎｏ ｒ ｂ ｅ ｃ ｋ ｅ ｔ ａ １ ． （ ２ ０ １ ６ ａ）探 究 了 Ｆ ｅ ｎ ｔ ｏ ｎ Ｈｉ ｌ ｌ 储 层 的水 力 压裂过 程 ， 该研究 假设 Ｆ ｅ ｎ ｔ ｏ ｎ Ｈｉ ｌ ｌ
关键词 ： 水力裂缝 ； 剪 切压裂 ； 水力压裂 ； 增强型地热 系统
１ 引言
的 储层 响应 是 由 自然 裂缝 受 力 打 开 ， 以及 水 力裂
本 研 究 属 于美 国能 源 部 地热 科 技局 领 导 的合
缝延伸导致 的渗透率增加这样一个混合机制控制
的。 Ｎｏ ｒ ｂ ｅ ｃ ｋ ｅ ｔ ａ １ ． （ ２ ０ １ ６）得 出的结论 是在 混合 机 制作 用 下 的压 裂 概念 模 型与 在基 地 观测 到 的若 干
化学刺激技术对增强型地热系统(EGS)热储层改造作用研究
化学刺激技术对增强型地热系统（EGS）热储层改造作用研究随着社会经济的高速发展,能源和环境问题日益受到人们的关注。
地热资源作为一种清洁可再生资源,空间上分布广泛,目前已成为重点研究的新型资源之一。
地热资源主要分为水热型和干热岩型。
增强型地热系统(Enhanced Geotherma1 Systems,EGS)是采用人工形成地热储层的方法,从低渗透性岩体中
经济地采出深层热能的人工地热系统,即从干热岩中开发地热的工程。
热储层岩体天然情况下渗透率很低,往往需要进行人工改造,改造后EGS热
储层中裂缝的发育与连通情况是控制热能提取的关键。
化学刺激,是以低于地层破裂压力的注入压力向井附近裂隙注入化学刺激液,依靠化学刺激液的化学溶蚀作用来增加地层的渗透性。
在刺激过程中,刺激液与岩体矿物发生化学反应,扩大与之接触岩石的孔、缝、洞,可有效增加井附近裂隙通道的渗透率,改善热储层渗流条件,提高EGS产能。
本次研究根据松辽盆地营城组火山岩特性及热储层地质条件,采用室内实验和数值模拟相结合的方法,以我国EGS潜在研究目标层—松辽盆地营城组火山岩为研究对象,探讨不同化学刺激液配方及工程控制模式对热储层的改造效果,明确
EGS储层化学刺激过程中的反应机理。
在此基础上对传统化学刺激技术工艺进行改进,并研发新型化学刺激液配方,增强对EGS储层的人工改造效果。
该研究对我国EGS示范工程的开展具有重要的理论和实际意义。
增强型地热系统(EGS)资源开发利用研究
Ｋ ｅ ｏ ｄｓ ｙ ｗ ｒ ：Ｅｎｈ ｎ ｅ ｏ ｈｅ ｍ ａ ｓ ｅ ｓ ｅ ｏ ｃ ；ｈｏ ｒ ｏｃ ａ ｃ ｄ Ｇｅ ｔ ｒ ｌＳｙ ｔ ｍ ；ｒ ｓ ｕｒ ｅ ｔｄ ｙ ｒ ｋ
最近， 国 际上对 开发增 强型地 热 系统 （ ｎ ａ— Ｅｈ
ｎ ｅ ｏ ｈ ｒ ｌ ｙ ｔ ｍｓ 简称 Ｅ ｃ ｄ Ｇｅ ｔ ｅ ｍａ Ｓ ｓ ｅ ， ＧＳ）的呼
利 用 可 以应 对 当前 面 临 的能 源 需 求 、 能源 安全 和 环 境 保 护 的挑 战 。ＥＧＳ 开 发 利 用 是 一项 复 杂 的 系统 工 程 。 目前 ，ＥＧＳ 的研 究开 发 工作 主 要在 一 些 发达 国家 展 开， 我 国 尚未 开展 这 方 面 的研 究。 我 国 ＥＧ Ｓ储 藏 量 巨大 ， 具 有 发展 优 势 及 开 发利 用 的价 值 。
定， 是 对 人 类 十 分友 好 的洁 净 新 能源 。ＥＧＳ 研 究 开 发 是 一项 综 合 性 很 强 的 工 作 ， 我 国具 备 这 方 面 的条 件 和 基 础 ， 但 是 相 关 部 门还 没有 认 识 到 ＥＧＳ
重： 要性， 我 国 Ｅ ＧＳ 的开发研 究工作 基 本处 于 空 白。 １ 增 强 型 地 热 系 统 的概 念 及 提 出
关 键 词 ：增 强 型 地 热系 统 ；资 源 ；干热 岩 中图分 类号 ： ４ ７ １文 献标 识码 ： 文 章编 号 ：０ ３２ ５ （０ １０ — ０ ９０ Ｆ０ ． Ａ １ ０ ． ３ ５ ２ １ ） １０ ２ —４
ｄ ｉ ０３ ６ ／． ｓ ．０ ３２ ５ ． １ ．１０ ６ ｏ： ．９ ９ ｊ ｓｎ １０ —３ ５２ １ ． １ ｉ ０ ０ ０
增 强 型地 热 系统是 在 干 热岩技 术基 础 上提 出来 的， 是地 热能 蕴藏 在地球 内部 、深度 在 ３～１ ｍ 、 ｋ ０ 温度 达 １ ０℃ 的结 晶质岩 石 热， 是天 然 热 能 ０～６ ５ ５
地热能利用技术有哪些新突破
地热能利用技术有哪些新突破在全球追求清洁能源和可持续发展的大背景下，地热能作为一种潜力巨大的可再生能源，其利用技术不断取得新的突破。
地热能不仅储量丰富，而且具有稳定性高、不受季节和气候影响等诸多优点。
近年来，科研人员在探索地热能的有效利用方面持续发力，一系列创新技术应运而生。
首先，增强型地热系统（EGS）技术的发展引人注目。
传统的地热资源开发往往依赖于自然形成的高温水热系统，但这类资源在地理分布上具有局限性。
而增强型地热系统则通过人工手段，在地下低渗透性的干热岩中创建裂缝网络，并注入水来提取热能。
这一技术的关键在于先进的钻井和压裂技术，以及对地下岩石物理性质和应力场的精确了解。
通过精确的定向钻井和高效的水力压裂，能够大大增加岩石的渗透性，从而提高热能的提取效率。
此外，相关的监测和模拟技术也在不断进步，能够更准确地预测系统的性能和长期稳定性，为大规模开发利用干热岩资源奠定了基础。
在地热能直接利用领域，热泵技术的改进也带来了显著的变化。
地源热泵系统利用地下相对稳定的温度来实现高效的供热和制冷。
新型的热泵设备采用了更高效的压缩机和换热器，提高了系统的性能系数（COP）。
同时，智能控制系统的应用使得热泵能够根据室内外的温度和负荷变化自动调整运行参数，实现更加节能和舒适的效果。
此外，地源热泵系统与太阳能、风能等其他可再生能源的结合也日益受到关注。
通过综合利用多种能源，不仅可以提高能源供应的可靠性，还能进一步降低系统的运行成本和环境影响。
在热能存储方面，出现了一些新的解决方案。
高温熔盐储能技术为地热能的大规模存储和灵活调度提供了可能。
熔盐具有较高的比热容和热稳定性，可以在高温下储存大量的热能，并在需要时释放出来。
通过与地热发电系统的结合，能够解决地热能发电的间歇性问题，提高电力输出的稳定性和可调度性。
同时，一些新型的相变材料也在研究中，其具有更高的储能密度和更快的充放电速度，有望在地热能利用中发挥重要作用。
地热能利用技术有哪些新突破
地热能利用技术有哪些新突破在当今世界，随着能源需求的不断增长和对环境问题的日益关注，地热能作为一种清洁、可再生的能源，其利用技术正经历着一系列令人瞩目的新突破。
首先，增强型地热系统（EGS）的发展是地热能利用的一项重要创新。
传统的地热资源通常依赖于自然形成的热水或蒸汽储层，但 EGS技术通过人工创造热交换的条件，大大扩展了可利用的地热资源范围。
这一技术涉及在地下深处钻孔，然后通过水力压裂等方法增加岩石的渗透性，注入水并使其吸收热量后返回地面用于发电或供暖。
EGS 不仅能够开发更深层次的地热资源，还能在原本地热资源不太丰富的地区实现地热能的利用，为能源供应提供了更广阔的前景。
其次，干热岩技术的研究和应用取得了显著进展。
干热岩是指温度较高但缺乏水或蒸汽的岩石层。
通过深井钻探将水注入干热岩中，经过热交换产生蒸汽或热水，然后将其抽取到地面用于发电。
这种技术具有巨大的潜力，因为地球上干热岩的储量极为丰富。
然而，干热岩技术目前仍面临一些挑战，如钻探成本高、岩石裂隙控制困难等，但随着技术的不断改进，未来有望成为地热能利用的重要途径。
在地热能的直接利用方面，也有了新的突破。
例如，地源热泵系统的效率和性能得到了显著提升。
地源热泵利用地下相对稳定的温度，在冬季从地下吸收热量为建筑物供暖，夏季则将室内的热量排放到地下实现制冷。
新型的地源热泵系统采用更先进的压缩机和换热器技术，提高了能源转换效率，降低了运行成本。
同时，与太阳能等其他可再生能源的结合应用，使得地热能在建筑能源供应中的角色更加重要。
在中低温地热资源的利用方面，新的突破体现在地热农业和地热养殖领域。
利用中低温地热资源可以为温室大棚提供稳定的温度和湿度条件，促进农作物的生长，延长种植季节。
在地热养殖中，地热能可以为水产养殖提供适宜的水温环境，提高养殖产量和质量。
这种利用方式不仅充分发挥了地热能的优势，还为农业和养殖业的可持续发展提供了新的思路。
此外，在地热能的存储技术方面也有了新的进展。
增强型地热系统(EGS)资源开发利用研究
批上 档次 、 管理上 水平 的供 热示范 小 区 。 二 是加 大温 泉游泳 、 洗浴、 浴足 业 的
宣 传力度 。 对 所有应 用地 热水 的游 泳馆 、 洗 浴、 浴足经 营店 ， 悬挂 “ 温泉 ” 标志， 规
兰 地 热 资源 勘查 与 开发 刺用 注意 问 题
划， 高标 准建 设 ， 规 范化运 营 ， 建立示 范性样 板工程 ， 起 到典 型引路 的作用 ， 带 动 整 个城市 的地 热开发 。 一 是采暖示 范小 区建设 在现 有开发 的基础上 ， 建 设完 善
一
饮、 旅游度假等行业的发展 ， 可大量带动社会就业 ， 是一个新兴的产业。 加快地 热资源的综合开发利用， 对于改善环境， 促进生态建设， 提高人民群众生活质量
储层 。 初 期地 热开发 可选择气 资源 条件好 、 靠 近城镇 的地 区建立地 热开 发区 ， 集 中开 发 ． 形成 规模 效 应 。 ３、 建 设 一批 示 范 亮点 工 程
认真借 鉴 外地开 发地 热主要 经验 的基 础上 ， 选 择一批 亮 点工程 ， 高 起点 规
热发 电以外 ， 还可 以直 接 用于供 暖、 制冷 、 洗浴、 医疗 保健 、 休 闲疗养 、 温室、 养 殖、 农业种 植 、 纺织 印染 、 食 品加工等 方面 。 地 热资源 的开发 利用 可带动供 暖 、 餐
地 热资 源的 开发 利用 可能产 生 的环境 问题 是多 方面 的 ， 主 要 有水污 染 热 污染、 空气污染、 土壤污染、 地面沉降等。 地热开发利用过程中， 必然向大气和水 体排放大量的热量 ， 造成周围的空气或水体温度上升， 影响了周围环境和生物 的存活 生长 ， 破坏 了水体 的生 态平衡 。 地 热资 源的开 发利用 过程 中 ， 热 流体 中所 含 的各种有害气体和悬浮物将排人大气中。 造成空气污染 ， 含盐量较高的地热 水 排人 农 田将 侵蚀 土地 、 破坏 植被 ， 会造 成严 重的土壤 板结和 盐碱 化 ， 同时地 热 水 中， 不同 程度 的含 有 氧 、 铀程 度的 危 害， 长期 地热 流 体开采 而不 回灌 ， 将 导致 地面 的沉 降和水 平 位移 。 所以， 地热 开 发利用 中的 问题 ， 要正 确认识 ， 给 予必要 的重 视 ， 且 积极 、 认真 的研 究 ， 采取各 种 有 效 的技 术措 施 ， 严格 监 测和 防 治 ， 是可 以 解决 和控 制的 。 随着人民环保与健康意识的增强 ， 社会对改善能源结构、 发展清洁能源的 要求与 日俱增 ， 地热资源无论作为清洁能源还是保健资源、 水资源 ， 开发利用都 具有极其重要的意义和广阔的发展前景。 所以开发利用产业化 ， 规模化， 合理化， 综合化势必成为地热资源开发利用的趋势。 其开发利用的速度与效率得到提升。 随着 浅层地 温能取 暖及 制冷技术 ， 千 热岩地 热开采 技术及 中低温地 热能 发 电技术的发展， 在地热能源的开发和技术转让方面． 未来的发展空间与潜力巨 大。 整个 产业 规模 会有 一 个较 大扩 展 。 地热资源是一种综合水、 热、 矿一体的宝贵资源， 与太阳能、 风能及潮汐能 合称为“ 四大可再生资源” ， 我们相信随 着对地热资源的不断开发与研究， 地热 能源必将成为继水力、 风力和太阳能之后又一种重要的新能源， 推动广东经济
增强型地热系统(EGS)简介
作为减缓气候变化的措施之一，有人提出了一种以CO2替代水作为传热流体的新型EGS，并可收到地质封存的CO2效用。为此研究了CO2的热物理性质并进行了数值模拟，以探讨这种工程地热储中的流体动力学和热传递问题。研究表明，在裂隙介质中，CO2可较水从岩石中提取更多的热量。同时，CO2具有良好的水力学特性，由于其具有更大的压缩系数和膨胀率，使得浮力增加，从而降低流体循环系统的能耗。CO2—EGS在热和水力学方面具有优点，但在水岩相互作用方面存在不确定性，仍需进一步研究。目前还没有关于EGS中
CO2质量流量因各种机制损失进入储层中比例的报道，损失比例应与具体EGS储层的渗透率、孔隙率、水化学和矿物组成有关，尽管如此，
C02一EGS具有实现大量封存CO2的潜力。
2008年3月，一份名为《地热资源的将来》的研究报告引起美国能源部的震惊。美国马萨诸塞理工学院完成了这份历时3年的研究报告，该报告的副标题是“美国21世纪增强型地热系统的冲击”，报告全文372页。这项研究计划的目的，是面对美国的人口增长、社会电气化的发展，考虑美国长期能源供应的安全，对抗可能因油价波动或供应中断而招致的经济不稳定，提出地热能能否在2050年提供1×108kW发电的基础容量。研究结果发现，增强型地热系统，或称工程型地热系统(即以前所称的干热岩)，可以提供这样的电力和热量供应。增强型地热系统是潜力巨大的本土化资源，不像现在开发的水热型高温地热资源那样受地域限制，而且这种清洁能源导致的环境影响最小，还可做到合理的开发投资和有竞争性优势的运行成本，该技术的商业化规模可望在10～15年内实现。研究报告估算全美国增强型地热系统的资源基础超过1300×104EJ(E=1×1018，下同)，还估算了其可开采量超过20×104EJ，这是美国2005年基本能源消费量的2000倍。增强型地热系统在世界上已有30多年的研究历史，但只局限在美国、英国、法国、德国、瑞典、日本、澳大利亚等少数国家。世界上第一个商用增强型地热发电厂已经在德国建成，并于2007年投入运营，每年可发电2200千瓦时。
渤海湾盆地应用增强型地热系统(EGS)的地质分析
地 质 与 勘 探
ＧＥ０Ｌ０ＧＹ ＡＮＤ ＥＸＰＬ ０ＲＡＴ１ ０Ｎ
Ｖｏ １ ． ４９ Ｎｏ ．１
Ｊ ａ ｎ ｕ ａ ｒ ｙ ， ２ ０ １ ３
渤 海 湾 盆 地 应 用 增 强 型 地 热 系统 （ Ｅ ＧＳ ） 的 地 质 分 析
（ Ｅ Ｇ Ｓ ） 技 术 可 以 实现 这 部 分 热 能 的 开发 。本 文通 过 对 近 年 增 强 型 地 热 系统 的 研 究进 展 和 经 验 的综 述 ，
结合 区域 地 质 分 析 和 有 限 元模 拟 ， 探 讨 了渤 海 湾 盆 地 应 用 增 强 型 地 热 系统 开发 的 可 行 性 。我 国 渤 海 湾
济 安等 ， ２ ０ ０ ３ ） ， 大地热 流值测点 显示 出高 于大 陆平
０ 引 言
随 着世 界 能 源供 需 日趋 紧 张 ， 传 统 化石 能 源 面 临 资源短 缺和 高碳 排放 的 问题 ， 开发 利 用 新 能源 成
均 水平 的热流趋 势 ， 地 热 资源 丰 富 。东部 的渤 海 湾 盆 地等一 系列盆 地基底 具有典 型 的盆 一岭式基底 构 造 形态 ， 与美 国 、 欧洲 、 澳 大利 亚正 在 开发 的 Ｅ Ｇ Ｓ热 田（ ＭＩ Ｔ ， ２ ０ ０ ６ ；Ｃ ｌ ｏ ｅ ｔ ｉ ｎ ｇ ｈ ｅ ｔ ａ １ ． ， ２ ０ １ １等 ） 具 有相 似 的构造环境 或热 背景 ； 同时盆地 沉 积盖层 发 育 良好 ， 大部分地 区基 底埋 深在 ５ ｋ ｍ 以内 ， 为基底 散热 提供 了 良好 的保 温条件 ， 经地温场模拟发现深部 热岩体具 有很好 的开发条 件 。但 目前 国内对增 强型 地热 系统 研究很少 ， 只有 零 星 的讨 论 （ 杨吉 龙等 ， ２ ０ ０ １ ； Ｗａ ｎ ，
增强型地热系统(EGS)技术发展现状及展望
增强型地热系统 （ Ｅ ＧＳ ）技术发展现状及展望
许天福 （国家千人 ）
吉林大学
干热岩 （ Ｈ Ｄ Ｒ） 是一种新型的地热资源 ，储 能巨大 。必须通过增强型地热系统才能从 干热岩资源潜力分析
孙 占学 ， 一 ，刘金辉 ， 一，王安东 ，
１ ．东华 理工 大学核资 源与环境省部共建 国家重点实验室培育基地
２ ． 东华理工大学水资源与环境 工程学 院
３ ． 东华理１ ： 大 学 地 球 科 学 学 院
漳４ ， ｉ Ｉ 隶属于我国东南沿海地 区，它既是濒太
地震的发生也表明会增强注人能力。
由于地热 田的运行使得地下压力与应力的改 变会导致诱发地震的发生。在水热环境下 ，当考 虑 以流体体积 为基础 时 ，诱 发地震 的量 是很小 的 ，这是 由于周边能量在开采时 ，会缓解地质压 力的增加。相反 Ｅ Ｇ Ｓ开发会诱发地震的发生 ，这 主要是 由于高注入压力会 形成断 裂岩石应力集
地幔热流值与地壳热流值之比为 ６： ４ ，表明深部
述 ，重 点是 介 绍实 验设 备 以及 通 过模 拟 系统 所得
到 的研 究 成果 ，及未 来 的研究方 向。
探项 目，一些大专院校等对于 Ｈ Ｄ Ｒ ／ Ｅ Ｇ Ｓ的研究 已经具 备实 验 研究 、数值 模 拟 、靶 区等 研 究 的能
力 。对于 Ｅ ＧＳ场地示 范研 究所 需投 资 巨大 、设 备 制备 周 期 长 ，因此 前 期相 关 的试 验 研究 、数值 模 拟 、Ｈ ＤＲ开发 利用 的经济 分析 以及 系统 优化 等成
增强型地热系统(EGS)的应用与发展
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
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
的报告，600字
松辽盆地增强型地热系统(EGS)是一种地质力学过程,可以利用高温低压地下温度场中能量的开发,通过采暖和热水供暖或供应热能。
相对于其它热能资源而言,EGS的优势在于热能的持续性和稳定性,以及可以有效利用地下温度循环的优势。
松辽盆地的EGS地热能开发建立在热-水动力耦合过程的基础上,具体步骤为:首先,采用浅层和深层的打捞技术结合抽取低温地下水和空气来补充地表水体。
然后,根据井隙水平的不同建立不同的循环系统;在建立系统之后,将采出的水放入再生主井,使水循环利用起来,形成了热水循环系统。
应用热泵系统将地表水抽入地下,进而将低温地下水的温度提升,可为热水循环系统提供高温的循环水体。
最后,通过低温供应热能的工作循环系统包括母井、发电机、管道、供暖装置和补水装置,实现对热能的收集、转换和分配。
因此,EGS地热能开发热-水动力耦合过程是一个复杂的热能开发过程,需要综合考虑环境、技术、经济等多方面因素,并形成一套完整的地热能开发方案。
另外,在实施这一过程时,要根据当地的具体情况,以实现最佳的开发效果。
增强地热系统EGS的人工热储技术_康玲
机械设计与制造 Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ ＤｅｓｉｇｎEGS 的人工热储技术*
康 玲 王时龙 李 川 （重庆大学 机械工程学院， 重庆 ４０００４４ ）
Reservoir technology in enhanced geothermal systems
- 142 -
康 玲等： 增强地热系统 EGS 的人工热储技术 *
第9期
Geothermal Systems， EGS ） ， 扩大了研究范围， 利用传统水热型或 干热岩资源， 提高岩石渗透率， 以及在干岩或缺水系统中的含水 量。任何地方在容易接近的深度 （5~10 ） km 的岩石中都可以发现 大量的热， 甚至在没有水的地方， 在全世界范围都有重大潜力， 采 用 EGS 技术， 旨在人工获取更多地热。 我国在增强地热系统 （或干热岩、 高温岩体 ） 领域， 只有很少 的理论研究， 存在大量的空白领域。增强地热系统或干热岩技术 的关键在于在渗透率极低的高温岩石下建立人工热储， 本文进行 其技术的初探。
保守估讨地壳中干热岩所蕴含的能量卡h当于全球所有石油天然气和煤炭所蕴藏能量的30干热岩法近几年由美国等国改进为增强地热系统enhancedgeothermalsystemsegs扩大了研究范围利用传统水热型或干热岩资源提高岩石渗透率以及在干岩或缺水系统中的含水量
第9期 ２００8 年 9 月
文章编号： １００１-3997 （２００8 ） 09-0141-03
裂、 监测、 裂隙网络的连通、 封闭水流循环、 热储系统建模等。最后分析了芬顿山、 Hijiori、 苏尔士大型试验 站的人工热储应用实例。 关键词： 增强地热系统； 干热岩； 地热发电； 人工热储 【Ａｂｓｔｒａｃｔ】 The principle of Enhanced Geothermal Systems （EGS ） or Hot Dry Rock （HDR ） was analyzed， and the key technology of reservoir was studied including creating fractures， monitoring， fracture connecting， flow circuiting and numerical modeling of coupled system.The examples of application of reservoir technology on Fenton Hill， Hijiori and Soultz filed projects were given finally. Key words： Enhanced geothermal systems； Hot dry rock； Geothermal electricity generation； Reservoir 中图分类号： TH16， TK529 文献标识码： A
增强型地热系统（EGS）的裂隙模拟方法
增强型地热系统（EGS）的裂隙模拟方法王洋;张可霓【摘要】The concept of Enhanced Geothermal System（EGS） is proposed based on the dry hot rocks technology.Hydraulic fracturing has become one of the effective methods for establishing artificial geothermal reservoir to explore underground hot dry rock energy.In this paper,utilization of TOUGH2 code for simulating EGS is explored.We also introduce the fracture network simulation approaches in the process of hydraulic fracturing.Conceptual models for the fracture flow of an EGS are investigated.The most common models include discrete fracture,dual-porosity,dual permeability,Multiple Interacting Continua（MINC） and Effective Continuum（ECM）.These models use different schemes in treatment of fracture and matrix for numerical simulation.It is very flexible in selecting the fracture treatment methods or combination of different methods based on the permeability of the matrix rock and other properties of the fractured rock.In this paper,several effective combination conceptual models are proposed.%增强型地热系统（EGS）是在干热岩技术基础上提出来的一个清洁能源概念,水力压裂建立人工热储是开采地下干热岩热能的有效方法之一。
增强型地热系统结合热泵供暖系统研究
增强型地热系统结合热泵供暖系统研究郭亮亮;黄贤龙;安晓红;于子望;梁芊【摘要】针对寒冷地区采用地源热泵供暖造成土壤冷负荷堆积的问题,文章提出一种增强型地热系统结合热泵的新型供暖系统作为解决方案.首先,介绍了该系统的组成及运行原理;然后,基于沈阳某场地的地质资料建立模型,进行水力压裂及产能分析,探讨了该系统各项指标的变化情况;最后,与传统地源热泵和太阳能-地源热泵进行了经济对比.结果表明:该系统可解决土壤冷负荷堆积问题,且可保持恒定供热量;投资回报年限较短;可节省大量空间和土地面积.【期刊名称】《可再生能源》【年(卷),期】2019(037)007【总页数】7页(P1100-1106)【关键词】寒冷地区;增强型地热系统;热泵;水力压裂;供暖【作者】郭亮亮;黄贤龙;安晓红;于子望;梁芊【作者单位】太原理工大学水利科学与工程学院, 山西太原 030024;天津地热勘查开发设计院, 天津 300250;太原理工大学水利科学与工程学院, 山西太原030024;吉林大学建设工程学院, 吉林长春 130026;成都理工大学环境与土木工程学院, 四川成都 610059【正文语种】中文【中图分类】TK529;P6410 引言寒冷地区的冬季供暖需要消耗大量能源，占建筑总能耗近23%[1]。
中国超过80%的地源热泵分布在北方，这些地区主要采用地源热泵进行冬季供暖，而夏季并不制冷回灌，因此，常年运行已造成浅层土壤冷负荷堆积、热泵效率逐年降低的问题[2]。
目前，解决该问题的方案主要有：增加钻孔数量或钻孔间距[3]；集成附加能源形成混合型地源热泵[4]；在非供暖期储存地热[5]。
然而，这些解决方案存在费用高、占地面积大、易受气候变化影响等问题。
影响热泵性能和供热量的主要因素是地下热交换器的产出水温，而产出水温的高低主要由注水温度、地层温度和地下换热器性能决定。
因此，要从根本上维持热泵高效率运行，应选择温度更高的地层并改善地下换热器性能。
增强型地热系统(EGS)
增强型地热系统(EGS)
佚名
【期刊名称】《能源与环境》
【年(卷),期】2018(0)6
【摘要】干热岩(HDR),也称增强型地热系统(EGS),或称工程型地热系统,是一般温度大于200℃,埋深数千米,内部不存在流体或仅有少量地下流体的高温岩体。
这种岩体的成分可以变化很大,绝大部分为中生代以来的中酸性侵入岩,但也可以是中新生代的变质岩,甚至是厚度巨大的块状沉积岩。
干热岩主要被用来提取其内部的热量,因此其主要的工业指标是岩体内部的温度。
【总页数】1页(P102-102)
【关键词】地热系统;EGS;增强型;中酸性侵入岩;高温岩体;地下流体;中新生代;工业指标
【正文语种】中文
【中图分类】P314.2
【相关文献】
1.GFZ Potsdam和欧洲EGS项目增强型地热系统的地热研究 [J], Gunter Zimmermann;
2.增强型地热系统(EGS)的应用与发展 [J], 田兰兰
3.基于开挖技术的增强型地热系统EGS-E概念模型 [J], 唐春安;赵坚;王思敬
4.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 [J], 雷宏武;金光荣;李佳琦;石岩;冯波
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增强型地热系统热开采过程的数值模拟研究
增强型地热系统热开采过程的数值模拟研究陈继良;蒋方明【期刊名称】《新能源进展》【年(卷),期】2013(1)2【摘要】增强型地热系统（EGS）是指采用人工方法在地下3~10 km内的干热岩体中形成储层、通过灌输采热流体以开采出干热岩中热能用于地面发电的地热利用系统，是一种极富潜力的可再生清洁能源利用技术。
循环流体在地下热储中的流动与换热对EGS的采热性能有重要影响。
本文首先对EGS数值模型进行了综合评述，然后基于一套自主开发的三维瞬态数值模型模拟了不同渗流条件下EGS地下热储内的热流过程。
通过对模拟结果的分析，揭示了均匀压裂的人工热储中流体短路的形成机理，并通过对比双井和三井系统中流场和局部地热开采率分布，结合当前钻井工艺和裂隙激发技术水平，探讨了抑制流体短路、优化EGS采热性能的可能方案。
%Enhanced geothermal system aiming to mine heat from hot dry rocks (HDR) locating within subsurface 3~10 km depths represents a promising renewable energy utilization technology. It normally needs to create an artificial heat reservoir in HDR by a certain rock-fracturing technology such as hydraulic stimulation and then to circulate heat transmission fluids through the heat reservoir to extract heat for earth-surface power-generation utilization. The flow and heat transport processin the subsurface reservoir has significant influence on the heat extraction performance of EGS. A detailed review on EGS numerical models is given first, and then a self-developed 3D transient model focusing on thesubsurface thermo-fluidic process in EGS during heat extraction is briefly introduced. With this model, long-term operation processes of EGSs are simulated. Analyzing the simulation results reveals the formation mechanisms of “short circuit”flow in homogeneously fractured reservoir. We then perform a comparison study on the heat extraction performance of doublet and triplet EGSs. Comparing the seepage flow field and heat extraction ratio distribution for EGSs of different borehole layout, in combination of the state-of-the-art of borehole drilling and reservoir stimulation technologies, we further propose some possible strategies to restraining“short circuit”flow and improving the heat extraction performance of EGS.【总页数】9页(P187-195)【作者】陈继良;蒋方明【作者单位】中国科学院可再生能源重点实验室，中国科学院广州能源研究所先进能源系统实验室，广州 510640;中国科学院可再生能源重点实验室，中国科学院广州能源研究所先进能源系统实验室，广州 510640【正文语种】中文【中图分类】TK529;P314【相关文献】1.增强型地热系统开采过程中热储渗透率对温度场的影响 [J], 凌璐璐;苏正;吴能友2.增强型地热系统垂直裂隙热储热开采过程数值模拟 [J], 胡剑;苏正;吴能友;翟海珍;曾玉超3.增强型地热系统热开采性能的数值模拟分析 [J], 陈继良;蒋方明4.CO2羽流地热系统热开采过程热流固耦合模型及数值模拟研究 [J], LI Jingyan;LIU Zhongliang;ZHOU Yu;LI Yanxia5.增强型地热系统热流固耦合过程数值模拟研究 [J], 许欣; 李宏因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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参考文献
１ 杨志坤， 李明， 杨卫国， 候德东， 王邦龙， 刘恩锦． ２Ａ１２ 铝合金板焊接裂纹分 析． 新技术新工艺． 热加工工艺技术与装备， ２００６ （４ ） ： ９０～９２ ２ 常艳君， 董俊慧． 铝合金电子束焊接气孔的分析焊接． 焊接， ２００５ （ １１ ） ： ４３～４４ ３ 胡振海， 朱铭德， 张建浩． 钛合金与铌合金的真空电子束焊接工艺研究． 航 天工艺， ２００１ （２ ） ４ 付鹏飞， 毛智勇， 刘方军． 真空电子束局部热处理技术的研究进展． 金属热 处理， ２００４， ２９ （８ ） ５ 张以忱． 真空工程用焊接技术． 真空 ＶＡＣＵＵＭ， ２００５， ４２ （６ ） ６ Ｃｈｅｎ Ｓ Ｃ， Ｈｕａｎｇ Ｊ Ｃ． Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆ ｐｏｓｔ－ｗｅｌｄ ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ａｎｄ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ａｎｄ ｌａｓｅｒ－ｂｅａｍ ｗｅｌｄｅｄ ８０９０Ａｌ－Ｌｉ ａｌｌｏｙ ｐｌａｔｅｓ． Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ． １９９９， ４ （１０ ） ： １０３９～１０７８
＊来稿日期： ２００７－１１－１５ ＊基金项目： 重庆市科技攻关计划项目 （ＣＳＴＣ２００４ＡＡ３００２ ）
５ 结论
＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊ 用， 但是多次重熔容易造成焊接接头晶粒长大， 合金元素 （特别是 （1 ） 电子束焊接 2A12 薄壁筒形零件时， 可以采用高电压、 低 易挥发元素 ） 的烧损， 影响强度和塑性， 不应多次重复焊接。 （6 ） 采用预热和重熔的方法可以降低接头冷却速度， 延长熔 池的高温存在时间， 有利于氢的逸出， 对减少焊缝的气孔数有一 定的积极作用。 修复焊接虽然对于减少焊缝中的气孔数也有明显 的效果，但多次焊接容易造成因接头高温存在时间过长使得晶粒 长大， 强化元素的挥发， 强化相减少， 从而降低接头的强度和塑性。
电流、 慢速度的焊接方法， 试验证明， 这样焊接工艺是可行的。 （2 ） 电子束焊接 2A12 材料时， 焊接接头处的力学性能比母 材有所下降。产生的主要焊接缺陷是气孔， 气孔产生的原因主要 是金属杂质的部分气化以及材料自身所含有的气体杂质共同形 成的。若采用的焊接参数不当， 焊缝中会出现大量并较为集中的 气孔缺陷。 （3 ） 电子束焊接 2A12 材料时， 焊接接头表面的不同清洗方 法， 直接影响焊缝的气孔数。 用细砂纸磨光， 再用丙酮清洗后的处 理方法最好 （4 ） 适当调整焊接参数并合理组合， 可以避免气孔的产生， 同 时能提高焊接接头的力学性能。试验证明， 这种抑制气孔缺陷的 途径是有效的， 而且效果明显。 （5 ） 焊接速度与气孔数的关系呈现抛物线型 （在焊缝熔深不 变的情况下 ） ， 单位面积热输入越高， 气孔数越少； 二次焊接消除 气孔的效果较好，可以起修饰焊缝表面和消除表层气孔的作用； 重复焊使焊缝的热输入增加，反复重熔可以起到消除气孔的作
3.4 循环注水
注入热储的冷水可以为经处理的城市废水，如美国加州的 Geysers 蒸汽田—世界上最大的干蒸汽地热田，曾在 1987 年为 180 万人供电， 但之后随着地下水热资源的减少， 发电量逐年减 少。采用增强地热系统 EGS 从邻近的 Santa Rosa 修建了约 64km 的管道输送经处理的废水至蒸汽田，将水源注入地下 （2134～ 3048 ） m 处的热储层，经加热之后提取蒸汽发电，装机容量达 85MW。该闭环系统采用经处理的废水实现了水资源的再利用， 提高了热储寿命， 提高了发电的蒸汽量。 在建造热储层后， 应进行水流循环试验， 旨在获取注入与采出
裂、 监测、 裂隙网络的连通、 封闭水流循环、 热储系统建模等。最后分析了芬顿山、 Hijiori、 苏尔士大型试验 站的人工热储应用实例。 关键词： 增强地热系统； 干热岩； 地热发电； 人工热储 【Ａｂｓｔｒａｃｔ】 The principle of Enhanced Geothermal Systems （EGS ） or Hot Dry Rock （HDR ） was analyzed， and the key technology of reservoir was studied including creating fractures， monitoring， fracture connecting， flow circuiting and numerical modeling of coupled system.The examples of application of reservoir technology on Fenton Hill， Hijiori and Soultz filed projects were given finally. Key words： Enhanced geothermal systems； Hot dry rock； Geothermal electricity generation； Reservoir 中图分类号： TH16， TK529 文献标识码： A
3.3 热储的连通
虽然过去的 30 多年里，美国的芬顿山、 Coso、 Geysers、 Desert? Peak， 英国的 Rosemanowes， 法国的苏尔士， 日本的 Hijiori、 Ogachi， 澳 大利亚的 Cooper Basin、 Hunter?Valley，瑞典的 Fjallbacka，德国的 Falkenberg、 Horstberg， 瑞士的 Basel 等建立了干热岩或增强地热系 统， 但迄今为止试验站最大的问题在于， 人工热储层的流量低于商 业运作的参数要求， 因此需要进一步提高人工热储裂隙网络连通性。 通过微震方法测绘人工裂隙系统的形状、 结构和方位， 在热 储扩张到最终大小之后， 可以最佳地钻进生产井， 穿过热储使地 下裂隙相连通， 实现与地表的水流连通， 形成增强地热系统闭环 系统的第一个子系统。
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康 玲等： 增强地热系统 EGS 的人工热储技术 *
第9期
Geothermal Systems， EGS ） ， 扩大了研究范围， 利用传统水热型或 干热岩资源， 提高岩石渗透率， 以及在干岩或缺水系统中的含水 量。任何地方在容易接近的深度 （5~10 ） km 的岩石中都可以发现 大量的热， 甚至在没有水的地方， 在全世界范围都有重大潜力， 采 用 EGS 技术， 旨在人工获取更多地热。 我国在增强地热系统 （或干热岩、 高温岩体 ） 领域， 只有很少 的理论研究， 存在大量的空白领域。增强地热系统或干热岩技术 的关键在于在渗透率极低的高温岩石下建立人工热储， 本文进行 其技术的初探。
１ 引言
地热资源作为世界各国重点研究开发的可再生清洁能源， 分 地压型、 岩浆型和干热岩型， 目前世界上主要开采和利 为水热型、 用的是水热型地热， 仅占已探明地热资源的 10%左右。 20 世纪 70 年代， 美国 Los Alamos 国家实验室在新墨西哥州的芬顿山， 开始
世界上最早的干热岩 （Hot Dry Rock， HDR ） 研究， 即开采深埋于距 地表 （4～6 ） km 深处的花岗岩、 花岗闪长岩等， 温度在 （150～650 ） ℃ 之间的干热岩。 保守估计地壳中干热岩所蕴含的能量相当于全球 所有石油、 天然气和煤炭所蕴藏能量的 30 倍。 干热岩法近几年由美国等国改进为增强地热系统 （Enhanced
３ 人工热储的关键技术
在地热资源中， 热储主要指渗透性良好的孔隙、 裂隙岩层以 及断裂裂隙系统。地热资源主要取决于地热梯度 （地下深度和温 度关系 ） ， 热储储水库岩石渗透率和裂隙， 及含水量。如果在一定 深度内有充足的热能、 渗透率， 是可以获取地热能的。 地球蕴藏了 丰富的热能， 但是由于地理结构岩石断裂的密封， 致使渗透率低， 含水量少或无水。我们不能增加热能， 但可以人工提高热储含水 量和渗透率， 从而更多地获取丰富的地热资源， 这是实施增强地
图 １ 增强地热系统 （干热岩 ） 发电原理图 Ｆｉｇ．１ Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ ＥＧＳ（ＨＤＲ ）
第一个子系统是地下热储层的开发建造， 即从地下深埋的岩 石获取地热， 通过注水井将冷水加压等致裂方法建立高渗透性的 裂缝体系 （人工热储 ） ， 冷水流过热储， 渗进岩层缝隙吸收热量， 再 通过生产井将温度达 200℃以上的水或蒸汽提取到地面。第二个 子系统是热水采出后地面发电供热系统， 即将高温水采用二元发 电装置， 如用低沸点二次工质的有机朗肯循环， 或用氨/水混合物 作二次工质的卡里纳循环， 带动涡轮机发电， 而冷却后的水则被 再次注入地下热交换系统循环使用。 整个过程是在一个封闭的系 统内进行。 在增强地热系统中， 注水井和生产井数量根据不同的具体情 况而异。 井的配置方式有几种： 一口注水井和一口生产井 （两口井 模式 ） ， 一口注水井和两口生产井 （三口井模式 ） ， 一口注水井和四 口生产井 （五口井模式 ） 。根据各国试验站经验， 一般采用三口井 模式， 如图 1 所示， 沿热储构造长轴方向布置注水井， 在注水井的 两侧各钻一口生产井， 保证获取足够的热量。如果应用于大规模 的发电站， 采用五口井式或更多。
第9期 ２００8 年 9 月
文章编号： １００１-3997 （２００8 ） 09-0141-03
机械设计与制造 Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ Ｄｅｓｉｇｎ ＆ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ
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增强地热系统 EGS 的人工热储技术*
康 玲 王时龙 李 川 （重庆大学 机械工程学院， 重庆 ４０００４４ ）
Reservoir technology in enhanced geothermal systems
ＫＡＮＧ Ｌｉｎｇ， ＷＡＮＧ Ｓｈｉ－ｌｏｎｇ， ＬＩ Ｃｈｕａｎ （Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ ４０００４４， Ｃｈｉｎａ ） 【摘 要】 分析了增强地热系统、 干热岩发电原理， 研究了系统建立人工热储的关键技术， 包括人工致