地熱開發數值模擬理論技術與應用

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《地熱開發數值模擬理論技術與應用》，許天福 著，出版社： 華東理工大學出版社。

書籍是用文字、圖畫和其他符號，在一定材料上記錄各種知識，清楚地表達思想，並且制裝成卷冊的著作物，為傳播各種知識和思想，積累人類文化的重要工具。

目錄

內容簡介

《地熱開發數值模擬理論、技術與應用》是「新時代地熱能高效開發與利用研究叢書」的一個分冊。

本書從地熱能開發數值模擬相關的基本概念和理論入手,圍繞地熱開發過程中涉及的熱傳遞(T)、流動(H)、岩石力學(M)、水岩化學作用(C)等多場耦合過程和控制方程展開論述和刻畫,基於國內外較為成熟的數值模擬方法和計算程序,選取國內外典型地熱田開發場地作為實際應用案例,並對未來地熱能開發相關數值模擬技術進行展望。

本書內容豐富、層次清晰、圖文並茂、注重創新，可供從事地下多相流理論和地下新能源開發等方面研究的科學技術人員、本科生、碩士與博士研究生參考。

目錄

1 引言 001

1.1基本概念與意義 003

1.2數值模擬的優勢 005

1.3國內外現狀 006

1.3.1數值模擬軟件研發歷程 006

1.3.2地熱開採數值模擬應用現狀 011

參考文獻 020

第2章 物理過程與數學模型 029

2.1多孔介質傳熱-流動過程與數學模型 031

2.1.1質量守恆方程 031

2.1.2流動控制方程 032

2.1.3能量守恆方程與熱傳遞理論 036

2.1.4多相多組分系統滲流理論 040

2.2井筒中傳熱-流動過程與數學模型 047

2.2.1動量守恆方程 047

2.2.2漂移流模型 049

2.2.3井筒內的能量傳遞過程 051

2.3地球化學過程與數學模型 052

2.3.1溶質運移理論與模型 052

2.3.2水化學反應 055

2.4 岩石力學過程與數學模型064

2.4.1 岩石力學基本假設 064

2.4.2 應力分析及應力平衡方程 065

2.4.3 岩石破壞控制方程 072

參考文獻 074

第 3 章 數值模型的建立與求解 077

3.1 傳熱 流動耦合數值模型 079

3.1.1 積分有限差基本原理 079

3.1.2 Newton Raphson 迭代求解 081

3.1.3 數值模型求解 083

3.2 地球化學數值模型 086

3.2.1 溶質運移過程數值模型 086

3.2.2 化學反應過程數值模型 088

3.3 力學數值模型 090

3.3.1 力學與傳熱 流動過程耦合方式 090

3.3.2 彈性力學問題的解法 091

3.3.3 三維力學模型有限元離散 092

3.3.4 力學方程組求解 097

參考文獻 098

第 4 章 模擬程序簡介 101

4.1 TOUGH 系列程序 103

4.1.1 TOUGH2 104

4.1.2 TOUGHREACT 107

4.1.3 TOUGH2 FLAC3D 109

4.1.4 iTOUGH2 111

4.1.5 T2Well 112

4.1.6TOUGH - MP 112

4.1.7GeoT 114

4.1.8TOUGH2Biot 116

4.2其他多場耦合程序 117

4.2.1OpenGeoSys 117

4.2.2FEFLOW 119

4.2.3PHREEQC 120

4.2.4FLAC3D 120

4.2.5ABAQUS 122

4.2.6COMSOL Multiphysics 124

4.3高性能並行計算 125

4.3.1並行計算介紹 126

4.3.2並行研究現狀 127

4.3.3並行處理過程 128

4.4三維地質模型與可視化技術 129

4.4.1三角剖分 129

4.4.2三維地質建模 132

4.4.3可視化技術 134

參考文獻 137

第5章 地熱能開發傳熱-流動耦合模擬場地應用實例 141

5.1松遼盆地乾熱岩地熱能優化開採數值模擬 143

5.1.1區域地質概況 143

5.1.2熱儲靶區選擇 146

5.1.3 EGS優化開採模型建立 146

5.1.4數值剖分 149

5.1.5模擬結果與分析 150

5.1.6模型不確定性分析 159

5.1.7結論 165

5.2青海共和盆地乾熱岩地熱資源發電潛力評價 166

5.2.1區域地質概況 167

5.2.2乾熱岩發電系統設計 168

5.2.3數值模型建立 170

5.2.4地熱開採性能評價準則 173

5.2.5模擬結果與分析 174

5.2.6模型不確定性分析 178

5.2.7結論 183

5.3青海貴德斷裂型地熱田優化開採數值模擬 184

5.3.1區域地質條件 185

5.3.2數值模型建立 188

5.3.3運行參數優化 191

5.3.4儲層條件對產能影響分析 200

5.3.5結論 203

5.4單井閉循環式地熱系統開採潛力數值模擬 204

5.4.1研究區概況 206

5.4.2數值模型建立 208

5.4.3模擬方案 211

5.4.4模擬結果與分析 212

5.4.5結論 215

5.5□□□Pisa盆地地熱開發數值模擬 216

5.5.1研究區概況 216

5.5.2數值模型建立 217

5.5.3模擬結果與分析 220

5.5.4地熱儲層非均質性影響分析 223

5.5.5結論 228

5.6超臨界地熱開採數值模擬 229

5.6.1研究背景 229

5.6.2超臨界地熱的模擬工具開發 231

5.6.3冰島1DDP-2超臨界地熱場地 234

5.6.4數值模型建立 238

5.6.5模擬結果與分析 240

5.6.6結論 244

參考文獻 245

第6章 地熱能開發傳熱-流動-化學耦合模擬場地應用實例 249

6.1青海貴德地熱田開發化學堵塞數值模擬 251

6.1.1扎倉地熱田場地概況 251

6.1.2數值模型建立 253

6.1.3參數設置 254

6.1.4模擬結果與分析 256

6.1.5結論 265

6 2常規化學剌激對EGS熱儲層改造作用數值模擬 265

6.2.1數值模型建立 266

6.2.2水文地質參數設置 267

6.2.3地球化學參數設置 268

6.2.4模擬結果與分析 270

6.2.5模型不確定性分析 274

6.2.6結論 280

6.3 CO2-常規酸雙相化學剌激工藝數值模擬 281

6.3.1CO2-常規酸雙相化學刺激工藝的提出 281

6.3.2數值模型建立 283

6.3.3模擬方案設計 284

6.3.4模擬結果與討論 284

6.3.5結論 289

參考文獻 289

第 7 章 地熱能開發傳熱 流動 力學耦合模擬場地應用實例 293

7.1 美國 Desert Peak 地熱田水力壓裂數值模擬 295

7.1.1 Desert Peak EGS 工程概況 295

7.1.2 水力壓裂模型 298

7.1.3 數值模型建立 305

7.1.4 模型校正 309

7.1.5 模擬結果與分析 315

7.1.6 討論 321

7.1.7 結論 323

7.2 美國 Raft River 地熱田水力壓裂數值模擬 323

7.2.1 Raft River EGS 示範工程概況 324

7.2.2 數值模型建立 326

7.2.3 模型校正 329

7.2.4 模擬結果與分析 330

7.2.5 結論 334

參考文獻 334

第 8 章 未來地熱能開發數值模擬技術展望 337

8.1 乾熱岩儲層建造效果預測模擬技術 339

8.2 乾熱岩裂隙網絡示蹤反演模擬技術 340

8.3 深度學習、機器學習與傳統模擬技術相結合 341

8.4 T-H-M-C 多場耦合作用模擬技術 342

參考文獻 343

索引 345