凌璐璐，蘇 正，翟海珍，吳能友

（中國科學院廣州能源研究所，中國科學院天然氣水合物重點研究實驗室，廣州 510640）

西藏羊易EGS開發(fā)儲層溫度場與開采壽命影響因素數值模擬研究*

凌璐璐，蘇 正?，翟海珍，吳能友

（中國科學院廣州能源研究所，中國科學院天然氣水合物重點研究實驗室，廣州 510640）

西藏羊易地區(qū)具有豐富的地熱能，單井開發(fā)潛力接近10 MW，對其深部熱儲進行EGS開采，可緩解西部能源緊缺問題。本文建立二維理想EGS開發(fā)模型，探討深層地熱開采過程中開采流量、注采方式、注入溫度等參數對熱儲溫度場分布及開采壽命的影響。基于羊易溫度信息設計了12個數值模型，對比研究發(fā)現，開采流量對EGS開采的影響較大，為保證開采50年內的商業(yè)利用價值，最大開采流量應控制在0.028 kg/s以下；考慮到鉆井成本，注采方式的選擇以高注高采和中注高采為最佳；注入溫度對熱儲開采影響較小，可選擇40℃～80℃之間任意溫度的地熱尾水進行回灌，實現地熱資源梯級利用。

EGS；熱儲；溫度場；開采壽命；流量

0 引 言

西藏羊易地區(qū)具有豐富的地熱能，熱流體產量大，地溫梯度高，熱源品質好，是我國目前探明的溫度最高的基巖裂隙型高溫地熱田。前期勘探已鉆遇接近300℃的高溫熱儲，單井發(fā)電潛力接近10 MW，深部高溫熱儲的發(fā)電潛力更是不可估量，具有建立高載荷地熱電站的熱源前景[1-6]。合理地開發(fā)利用可以解決周邊的工業(yè)及生活用電問題，緩解西藏地區(qū)的能源緊缺現狀[1,7-8]。

深層地熱能是一種高效、清潔、穩(wěn)定的能源，在未來可再生能源中的角色不可忽視。增強型地熱系統（Enhanced Geothermal System, EGS）是開發(fā)深層地熱能的有效技術手段，其基礎理念是恢復儲存在地下巖石中的熱能，首先通過巖石壓裂技術（如水力壓裂）誘發(fā)新裂隙或增強天然裂隙形成人工熱儲，之后利用熱傳輸流體在裂隙網中的循環(huán)流動將地下熱能提取到地面用于生產發(fā)電，冷卻后的流體再次注入熱儲形成一個閉合的回路[9-12]。

由于缺乏成熟的EGS商業(yè)示范，科學界對其機理尚未完全掌握。然而了解EGS熱?流過程對地熱開采和儲層可持續(xù)性來說是至關重要的[1]，尤其是在開采過程中熱儲的溫度場變化情況和EGS的開采壽命是首要考慮的問題。鑒于我國目前EGS正處于探索過程，還沒有實際的工程，本文選擇數值模擬手段對深層地熱開采的基礎問題進行探討研究。數值模擬技術不但能夠描述地下流體行為和熱儲演變過程，可靠的模型還可以用于地熱能的評估和預測[1,13-26]。

本文使用數值模擬方法評估對EGS開采影響的重要敏感性參數，分析EGS開采過程中的熱儲溫度場變化，試圖為未來的工程實施提供數據參考和技術借鑒。模型參數是影響流體運移的重要因素，從而改變儲層的溫度場分布，最終決定熱儲的熱能效率和開采壽命[1]。針對熱儲的模型參數研究，選擇西藏羊易地熱田作為研究對象，假想在羊易地區(qū)建立地熱發(fā)電示范。以羊易地熱田的溫度信息為依據，建立二維理想數值模型，針對開采流量、注采方式、注入溫度等參數設計多組模型案例，了解EGS在開采50年內的溫度場變化情況，對比在不同參數條件下EGS溫度場的分布及開采壽命，分析熱儲的可持續(xù)開采能力，探討在EGS開采前期的參數選擇和場地設計[1]。

1 地質背景

羊易熱田位于西藏當雄縣羊八井區(qū)吉達鄉(xiāng)南羊易村西側，東距拉薩72 km。北起恰拉改曲與羅朗曲交匯處以北，南至朗某錯羅分水嶺，東西以第四系地層與基巖分界線為界，為一南北向斷裂控制的短線盆地，盆地地表為第四系沉積巖，西部有火山巖出露。地表出露更新界第三系和第四系地層，下伏基巖為喜山花崗巖斑巖及斑狀花崗巖。下更新統地層均為河湖相砂礫粘土層。羊易地熱田的巖漿巖主要可以分為兩類：喜山早期酸性侵入巖和喜山晚期中性噴出巖。前者的主要成分是花崗斑巖和斑狀花崗巖。喜山晚期中性噴出巖為中新統火山巖。由上面巖性分析可見，西藏羊易地區(qū)基巖地層主要為花崗巖[1,27]。

構造地質環(huán)境決定了羊易地質具備地熱能開發(fā)的潛力。圖1為羊易的地理位置及淺層垂向地層的溫度分布，從圖中可以看出羊易地區(qū)多斷層、噴泉、熱泉、沸泉，水熱活動十分豐富，熱顯示較為明顯，淺層地溫梯度約為50℃/100 m[28]。據勘探結果，羊易深部高溫熱儲蓋層地溫梯度為（47～72）℃/100 m，此地區(qū)在1 800 m深度的溫度接近300℃。本文以300℃溫度基礎作為羊易熱儲的關鍵信息，建立假想地熱熱儲模型，進行多參數多方案的數值模擬計算及分析[1]。

圖1 羊易地理位置及垂向溫度分布[1]Fig. 1 Geographic location and vertical temperature distribution of Yangyi

2 開發(fā)模型

2.1 模型設計

EGS的熱儲溫度是工程設計選擇的首要對象，高品質的地熱資源能夠降低發(fā)電成本[29]。本文以羊易地熱田溫度信息為依據，建立假想二維地質模型，進行EGS地熱能的開采模擬。設計400 m × 400 m的剖面二維網格。x方向以步長遞增的方式增加網格寬度，兩側井筒處網格寬度為0.1 m。注入井和生產井分別位于模型兩側，注入點和開采點對應的網格位于模型中間位置。z方向均分為40個網格，每個網格厚度為10 m，起始網格為地表以下3 000 m深度。羊易深層地熱開采概念模型見圖2[1]。

圖2 羊易深層地熱開采概念模型Fig. 2 Concept model of deep geothermal exploitation, Yangyi

2.2 計算模型

熱儲的參數決定了流體的運移速率、溫度場分布和地熱能開采壽命等[1]。數值模擬方法可以通過量化各個參數值，分析不同參數對開采結果的影響，為工程的實施提供借鑒和參考。根據國內外文獻和TOUGH2手冊中的案例[24-26,30-32]確定模型的基本熱物理參數，如表1所示。

分別對控制流量、注入溫度和注采方式設計了不同的方案，對各模型方案進行了詳細的分析，研究了熱儲模型的參數敏感性，各方案之間具有一定的對比度和參考價值，模型方案如表2所示。

表1 模型熱物理學參數Table 1 Thermal and physical parameters of numerical model

表2 不同參數設計的模型方案Table 2 Model cases of different designing parameter

2.3 初始邊界條件

初始地層壓力為靜水平衡壓力條件，根據重力、水密度和地層深度進行計算。初始系統溫度為300℃，即所有模型網格的溫度一致。模型四周設置為無流量邊界。注入點為給定流量、給定溫度邊界。開采點為給定流量邊界。假設熱儲中已經充滿用于EGS循環(huán)的地熱流體，即模型為飽和水狀態(tài)。另外，假設流體在注入井與生產井循環(huán)過程中的水損（water loss）為零。本文模擬所使用軟件為TOUGH2并行版本的EOS3模塊，是專門用于模擬地下水?熱活動的數值模擬器，主要包含水和空氣兩種組分[1,30,33]。

3 計算結果

根據表1中的熱物理學參數、表2的模型方案和初始邊界條件進行數值模擬計算，設計開采年限為50年，分別針對控制流量、注采方式和注入溫度三個參數進行分析，對比各不同參數對開采熱儲溫度場分布的影響，以及不同參數對EGS壽命的影響。

3.1 控制流量

流量不但決定了地熱能的發(fā)電功率，直接反映工程需求，而且是影響熱儲壽命的重要開采參數，研究流量對熱儲的溫度場影響十分必要。設計了三種不同數值的控制流量方案，進行50年的熱儲定量開采模擬，了解流量值對熱儲溫度分布的影響?；A方案的開采流量為0.014 kg/s，對比方案的流量分別是基礎方案的2倍和5倍，為0.028 kg/s和0.069 kg/s。根據表2的編號，此處的三個流量方案分別方案1、方案2、方案3。為維持EGS熱儲中流體的平衡狀態(tài)，設計模擬注入流量與開采流量在數值上是一致的。

根據以上方案設計，用TOUGH2的EOS3模塊進行模擬計算，得到了基礎方案在開采50年內的溫度場變化情況，如圖3所示。開采第1年，只有注入點周圍出現了較小范圍的降溫。開采第5年，由于垂直方向的重力作用，冷水向下運移的距離大于水平運移的距離，垂向上的溫度影響范圍約為215 m，水平方向約為60 m。開采第10年，溫度降低的影響范圍到達模型底部，并在水平方向上延伸到180 m。開采第20年，水平方向的溫度場變化范圍為360 m，垂直方向幾乎沒有變化。開采第30年，溫度變化影響范圍到達開采井所在的模型邊界。開采第50年，熱儲有超過一半的范圍發(fā)生了不同程度的溫度降低，以注入點為中心到開采點的發(fā)生梯度降低，此時開采點的溫度約為270℃，熱儲仍具有較大的開采潛力。

圖3 EGS開采50年內熱儲溫度場分布Fig. 3 Temperature distribution of EGS reservoir in 50 years

將開采點至注入點連線上的溫度進行作圖對比，如圖4所示。這些控制點不但描述了注入點、開采點周圍的溫度變化，也可以反映整個熱儲的降溫情況。整體上看，方案1的熱儲溫度較為穩(wěn)定，到開采30年時，曲線溫度有略微降低，第50年時大約降低到250℃附近。方案2在開采前20年都較為穩(wěn)定，到第30年，曲線開始逐漸衰退，開采結束后，大部分降低至200℃以下。方案3的降溫幅度則較為明顯，整個曲線幾乎只有80℃，說明熱儲下半部分已經完全冷卻。

開采第1年，方案1和方案2的降溫范圍不到50 m，方案3的降溫影響范圍約在100 m左右，其余范圍內幾乎沒有發(fā)生溫度降低。第5年，各方案在第1年的基礎上有略微降低。第10年，方案3的影響范圍接近350 m，且80℃低溫帶接近100 m。第20年，方案2的開采影響范圍接近模型邊界，方案1和方案2接近開采井的溫度曲線逐漸開始分離，方案3降溫幅度明顯，開采點已降低至230℃。第30年，方案2的曲線發(fā)生了整體降溫，但大部分仍維持在250℃左右，方案3有超過1/2的距離已經降低至80℃，其余部分也不足200℃。第50年，方案1曲線也發(fā)生了整體的降溫，熱儲大部分溫度降到250℃附近，方案2的曲線進一步衰退，方案3在開采點與注入點連線上幾乎只有80℃。

圖4 注入點與開采點連線溫度變化Fig. 4 Temperature distribution between injection and production point

根據美國麻省理工大學（MIT）的報告，當開采溫度低于150℃時，EGS熱儲就已經失去了商業(yè)利用價值[34]?？梢酝ㄟ^觀察開采點的溫度變化情況，確定熱儲的開采壽命，圖5為三種流量開采方案50年內開采點的溫度變化情況。從圖中可以看出，方案1在開采的前25年，溫度幾乎沒有發(fā)生變化，之后曲線有緩慢的下降趨勢，到50年時仍有270℃的開采溫度，熱儲仍具有較大的開采潛力，熱儲壽命大于50年。方案2在開采前20年溫度維持穩(wěn)定，20年后曲線呈現線性下滑，最終開采點溫度為220℃，仍然可以維持開采，熱儲壽命大于50年。方案3的開采點溫度只維持了10年，之后曲線就開始大幅度降落，到38年的時候降低至150℃，此時EGS系統達不到商業(yè)開采的需求，熱儲壽命已盡。

根據上述三種流量方案的計算結果對比，以及開采點溫度變化情況的分析，在保證熱儲溫度（＞150℃）和開采壽命（＞50年）的條件下，開采流量的上限是0.028 kg/s，流量越小，開采點的溫度變化越緩慢，地熱能的工程穩(wěn)定性越高，但過小的流量不一定能達到工程開采的實際需求。當流量超過0.028 kg/s，熱儲的開采壽命將會逐漸降低，并且不利于后期的熱儲溫度恢復。

圖5 不同開采流量條件下開采點的溫度變化情況Fig. 5 Temperature changes under different production flow at production point

3.2 注采方式

不同的注采方式，對應不同的鉆井深度，決定了EGS工程前期的投入成本。根據注入點和開采點在模型中的位置，共設計了低注高采、低注中采、中注高采、中注中采、高注高采、高注中采6種注采方案，高、中、低三個點位分別對應模型縱坐標的?3 000 m、?3 200 m和?3 400 m。案例沒有設計低采模式，是因為冷水由于密度大在重力作用下會先發(fā)生下沉，如果低點位開采會較快地抽取到冷水，縮短EGS熱儲的壽命。

根據數值模型的結果進行對比，發(fā)現低注高采和低注中采，中注高采和中注中采，高注高采和高注中采的溫度分布是分別相似的，僅僅在開采點附近有微小的區(qū)別，即得出開采點對結果的影響與注入點對結果的影響相比作用微小甚至可以忽略。因此，選取低注高采、中注高采和高注高采三個方案的50年熱儲溫度場分布進行出圖展示，如圖6所示。低注高采經過50年的地熱能開采，模型的二維溫度場左下角出現了一片冷卻區(qū)域，垂向和水平的影響距離分別為100 m和250 m。熱儲溫度整體降低面積較小，未超過模型的1/2，開采點發(fā)生第一梯度的溫度降低，約為280℃。注入點左下角到開采點溫度呈現出穩(wěn)定的梯度降低。中注高采方案在注入點一側有小面積細長條的低溫區(qū)域。在開采點一側，高采比中采方案（即基礎方案）的溫度降低速度略快一些。相對于低注模型，中注模型的冷卻帶面積較小，開采點位置溫度降低幅度差別不大。高注高采模型的冷卻帶出現在模型左上角，呈細長條狀。EGS熱儲整體溫度降低影響范圍較大，超過了模型面積的5/8。

對比注采方式不同的6個案例，可以得出，在同一種注入模式的條件下，開采點的位置對結果影響較小。對熱儲溫度和壽命影響較大的是注入點的選取位置，低點位注入會在熱儲內聚集較大范圍的冷卻區(qū)域，熱儲開采點的溫度幾乎沒有發(fā)生變化；中點位注入的冷卻區(qū)域面積較小，開采點溫度降低幅度也不大，大約在270℃；高點位注入的模擬結果與中點位的結果下半部分是相似的，不同之處是在模型上半部分也有降溫，對整個熱儲溫度影響的面積較大。為避免系統大面積降溫和大范圍的低溫區(qū)形成，選擇中間點位注入模式更為理想，其次為高點位注入。EGS開采50年內，開采點的位置可以任選，為降低鉆井施工投入成本，建議對地熱能進行高點位開采。

圖6 EGS開采50年時熱儲溫度場分布Fig. 6 Temperature distribution of EGS reservoir at 50 years

3.3 注入溫度

采出的高溫地熱能一般用于發(fā)電，發(fā)電后的余熱可以進行供暖、養(yǎng)殖等二次利用，進行充分的梯級利用之后殘余的地熱水再進行生產回注，形成EGS開采的水循環(huán)過程，循環(huán)可以大大減少水資源的浪費，同時避免了地熱尾水的污染。經梯級利用后的熱水剩余溫度，即循環(huán)注入水的溫度，分別設計了注入溫度為40℃、50℃、60℃、70℃和80℃的 開采模擬方案，觀察注入水溫對開采的影響。

根據不同注入溫度方案的數值模擬結果發(fā)現，注入溫度對熱儲二維溫度場分布的影響較小。圖7顯示了不同注入溫度條件下，開采點溫度隨時間的變化情況。注入水溫度對開采點的影響前期并不明顯，后期才逐漸顯現出來。大約20年后，開采點溫度開始下降，表明EGS穩(wěn)定開采的壽命至少有20年，50年后溫度最大降低為36℃，最小降低為30℃，各模型相差范圍在6℃內，注入水溫度越低，開采點的溫度降低幅度越大。

EGS使用的注入水，一般是開采利用后的地熱尾水，既然不同注入溫度對模型的影響在可接受的范圍內，則可待地熱能源進行充分的梯級利用后，再進行回注。80℃以上的地熱水還具有可觀的商業(yè)價值，40℃以下利用價值則較小，為保持熱儲可持續(xù)性及地熱能充分利用，可選擇40℃～80℃之間任意溫度的地熱尾水進行生產回注。

圖7 不同注入溫度條件下開采點的溫度隨時間變化Fig. 7 Temperature changes under different injection temperature at production point

4 討 論

采用數值模擬的方法，建立了西藏羊易地區(qū)的二維EGS開采模型，計算得到的結果具有一定的參考價值，可為未來工程實施提供開采方案和技術參考。但是鑒于地層非均質、非理想的實際情況，模型存在一定的不確定性和有待改進之處。

研究結果不確定性主要為地質參數的不確定性，相關地質參數缺少原位測定的相關數據，參數多取自文獻和相關資料，結果不一定是準確的。但是最主要的溫度參數是實際測得的，對結論的可靠性提供了一個重要的保障。另外，參數的選取基于對EGS已有知識的了解進行了慎重的選擇，保證所有參數在合理的范圍內，其中一些參數的選取是依據實際的場地數據。數值的選取僅為定量，可隨時根據不同的場地變化或者開采變動進行調整，模型的合理性和穩(wěn)定性才是未來地熱能產量預測的重要前提，一旦得到場地實測數據并對模型進行擬合和調整，基于物理模型建立的數值模型就可以應用到實際中，為地熱能的開采提供能量評估、方案決策和壽命預測。

本文仍有許多有待解決的問題和改進之處。比如模型有待根據實際場地進行改進，若進行示范工程，可建立三維復雜網格系統以及符合實際的不規(guī)則邊界網格。在獲得地質參數之后，可以建立真實的數值模型進行計算與評估，可與實際工程進行對比擬合，之后可以用來對EGS地熱能進行預估和風險評估。另外有待解決的問題有，進一步對其他參數進行詳盡的數值評估，比如地層厚度、開采模式、邊界條件等。

5 結 論

以羊易地熱田溫度信息為依據，建立EGS二維模型，用數值模擬的方法分析了開采流量、注采模式和注入溫度等對EGS開采的影響，得到的結論可為工程實施提供數據參考和借鑒：

（1）開采流量對熱儲開采影響較大，開采流量與熱儲溫度降低呈現出正相關，在保證50年商業(yè)開采價值的條件下，最大開采流量應控制在0.028 kg/s以下。

（2）注采模式對開采結果的影響主要體現在注入點的位置上，中點位注入模式優(yōu)于高點位注入，低點位不作考慮，在考慮鉆井成本的前提下，選擇高注高采和中注高采都是比較理想的方案。

（3）注入溫度對模型結果的影響較小，可以在充分進行地熱能梯級利用后，用40℃～80℃之間任意溫度的地熱尾水進行回灌生產，實現循環(huán)利用。

開采流量、注采模式和注入溫度是影響地熱能開采的幾個重要參數。通過對參數的優(yōu)化，建立合理的模型，可延長EGS熱儲的生產壽命，提高開采點的熱能效率，最小化熱損失等。

[1] 凌璐璐, 蘇正, 吳能友. 增強型地熱系統開采過程中熱儲滲透率對溫度場的影響[J]. 可再生能源, 2015, 33(1): 82-90.

[2] 梁廷立. 羊易地熱田勘探工作方法的初步研究[C]// 中國西藏高溫地熱開發(fā)利用國際研討會論文選. 北京: 地質出版社, 1993: 154-159.

[3] 盧潤, 安玉仙, 梁廷立. 西藏羊易地熱田開發(fā)方案論述[C]//中國西藏高溫地熱開發(fā)利用國際研討會論文選. 北京: 地質出版社, 1993: 105-114.

[4] 朱梅湘, 徐勇. 羊易地熱田的水熱蝕變及其熱田演化[C]//中國西藏高溫地熱開發(fā)利用國際研討會論文選. 北京: 地質出版社, 1993: 125-133.

[5] 夏抱本, 張家誠. 西藏地熱活動規(guī)律初探[C]//中國西藏高溫地熱開發(fā)利用國際研討會論文選. 北京: 地質出版社, 1993: 1-7.

[6] 蘇正, 王曉星, 胡劍, 等. 我國增強型地熱系統選址問題探討[J]. 地球物理學進展, 2014, 29(1): 0386-0391.

[7] 多吉, 曾毅, 焦興義, 等. 西藏地熱發(fā)電的回顧與思考[C]//中國地熱資源開發(fā)與保護——全國地熱資源開發(fā)利用與保護考察研討會論文集. 北京: 地質出版社, 2007: 36-39.

[8] 王紹亭, 陳新民. 西藏地熱資源及地熱發(fā)電的現狀與發(fā)展[J]. 中國電力, 1999, 32(10): 79-81.

[9] 王曉星, 吳能友, 張可霓, 等. 增強型地熱系統開發(fā)過程中的多場耦合問題[J]. 水文地質工程地質, 2012, 39(2): 126-130.

[10] 趙陽升, 萬志軍, 康建榮. 高溫巖體地熱開發(fā)導論[M]. 北京: 科學出版社, 2004.

[11] 汪集旸. 李四光教授倡導的中國地熱研究[J]. 第四紀研究, 1989, (3): 279-285.

[12] 郭劍, 陳繼良, 曹文炅, 等. 增強型地熱系統研究綜 述[J]. 電力建設, 2014, 35(4): 10-24.

[13] VECCHIARELLI A, SOUSA R, EINSTEIN H H. Parametric study with geofrac[C]//a three-dimensional stochastic fracture flow model: Thirty-eighth Workshop on Geothermal Reservoir Engineering. Stanford: Stanford University, 2013.

[14] SIFFERT D, HAFFEN S, GARCIA M H, et al. Phenomenological study of temperature gradient anomalies in the buntsandstein formation, above the Soultz geothermal reservoir, using TOUGH2 simulaitons[C]//Thirty-eighth Workshop on Geothermal Reservoir Engineering. Stanford: Stanford University, 2013.

[15] ZENG Y C, WU N Y, SU Z, et al. Numerical simulation of heat production potential from hot dry rock by water circulating through a novel single vertical fracture at Desert Peak geothermal field[J]. Energy, 2013, 63: 268-282. [16] ZENG Y C, WU N Y, SU Z, et al. Numerical simulation of electricity generation potential from fractured granite reservoir through a single horizontal well at Yangbajing geothermal field[J]. Energy, 2014, 65: 472-487.

[17] ZENG Y C, SU Z, WU N Y. Numerical Simulation of Heat Production Potential from hot dry rock by water circulating through two horizontal wells at Desert Peak geothermal field[J]. Energy, 2013, 56: 92-107.

[18] 胡劍, 蘇正, 吳能友, 等. 增強型地熱系統熱流耦合水巖溫度場分析[J]. 地球物理進展, 2014, 29(3): 1391-1398.

[19] 翟海珍, 蘇正, 吳能友. 蘇爾士增強型地熱系統的開發(fā)經驗及對我國地熱開發(fā)的啟示[J]. 新能源進展, 2014, 2(4): 286-294.

[20] 蔣林, 季建清, 徐芹芹. 渤海灣盆地應用增強型地熱系統的地質分析[J]. 地質與勘探, 2013, 49(1): 167-178.

[21] 張亮, 裴晶晶, 任韶然. 超臨界CO2在干熱巖中的采熱能力及系統能量利用效率研究[J]. 可再生能源, 2014, 3(1): 114-119.

[22] 雷宏武, 金光榮, 李佳琦, 等. 松遼盆地增強型地熱系統地熱能開發(fā)熱-水動力耦合過程[J]. 吉林大學學報, 2014, 44(5): 1633-1646.

[23] 那金, 馮波, 蘭乘宇, 等. CO2化學刺激劑對增強地熱系統熱儲層的改造作用[J]. 中南大學學報, 2014, 45(7): 2447-2458.

[24] DEO M, ROEHNER R, ALLLIS R, et al. Reservoir modeling of geothermal energy production from stratigraphic reservoirs in the Great Basin[C]//Thirty-eighth Workshop on Geothermal Reservoir Engineering. Stanford: Stanford University, 2013.

[25] CHEN J L, LUO L, JIANG F M. Analyzing heat extraction and sustainability of enhanced geothermal systems(EGS) with a novel single-porosity model: Thirty-eighth Workshop on Geothermal Reservoir Engineering[C]. Stanford: Stanford University, 2013.

[26] HOFMANN H, WEIDES S, BABADAGLI T, et al. Integrated reservoir modeling for enhanced geothermal energy systems in central Alberta, Canada[C]//Thirty-eighth Workshop on Geothermal Reservoir Engineering. Stanford: Stanford University, 2013.

[27] 于進洋. 西藏羊易高溫水熱型地熱井筒溫度場[D]. 北京: 中國地質大學, 2013.

[28] 秦進生. 西藏羊易地熱田的水熱蝕變及地熱地質意義[J]. 太原理工大學學報, 2003, 34(2): 161-165.

[29] TELLIER N A, DUCHANE D V. 干熱巖——一個高溫地熱概念: 中國西藏高溫地熱開發(fā)利用國際研討會論文選[C]. 北京: 地質出版社, 1993: 173-178.

[30] PRUESS K, OLDENBURG C, MORIDIS G. TOUGH2 user’s guide (Version 2.0)[R]. Berkeley: Lawrence Berkeley National Laboratory, 1999.

[31] XIONG Y, HU L T, WU Y S. Coupled geomechanical and reactive geochemical simulations for fluid and heat flow in enhanced geothermal reservoirs[C]//Thirty-eighth Workshop on Geothermal Reservoir Engineering. Stanford: Stanford University, 2013.

[32] PELUCHETTE J, ANDERSON B J. Optimization of integrated reservoir, wellbore, and power plant models for enhanced geothermal systems[C]//Thirty-eighth Workshop on Geothermal Reservoir Engineering. Stanford: Stanford University, 2013.

[33] ZHANG K N, WU Y S, PRUESS K. User’s guide for TOUGH2-MP——a massively parallel version of the TOUGH2 code[R]. Berkeley: Lawrence Berkeley National Laboratory, 2008.

[34] The future of geothermal energy: Impact of Enhanced Geothermal Systems on the United States in the 21st Century[R]. Massachusetts Institute of Technology, 2006.

Numerical Simulation Study of the Parameters Effect on Temperature Distribution and Mining Life during EGS Exploitation, Yangyi of Tibet

LING Lu-lu, SU Zheng, ZHAI Hai-zhen, WU Neng-you
(Key Laboratory of Gas Hydrate, Guangzhou Institute of Energy Conversion, Chinese Academy of Sciences, Guangzhou 510640, China)

There is a rich geothermal energy in Yangyi area of Tibet and the potential energy of single well can be up to 10 MW. Utilization of Enhanced Geothermal System (EGS) technology in the exploitation of deep geothermal energy can alleviate the western energy shortage problem. An idealized 2D EGS numerical model was built to discuss the influence of production flow, injection-production pattern, injection temperature and other parameters on reservoir temperature distribution and mining life during the process of deep geothermal exploitation. 12 cases were designed based on the temperature information of Yangyi and the conclusions are as follows: production flow has a great influence on EGS exploitation, maximum production flow should be controlled below 0.028 kg/s to ensure commercial exploitation value for 50 years； considering the drilling cost, it is better to take high-injection-high-production and middle-injection-high-production pattern； the influence of injection temperature on the reservoir is small, any tail water between 40oC～80oC can be reinjection into EGS reservoir to achieve the utilization of geothermal gradient.

EGS； geothermal reservoir； temperature distribution； mining life； flow rate

TK529

A

10.3969/j.issn.2095-560X.2015.05.008

2095-560X（2015）05-0367-08

凌璐璐（1988-），女，碩士，研究實習員，主要從事增強型地熱系統數值模擬研究。

蘇 正（1980-），男，博士，研究員，主要從事天然氣水合物及地下流體動力學數值模擬研究。

翟海珍（1990-），女，博士研究生，主要從事增強型地熱系統研究。

吳能友（1965-），男，博士，研究員，主要從事天然氣水合物和增強型地熱系統研究。

2015-06-15

2015-08-12

NSFC-廣東聯合基金項目（U1401232）；廣東省自然科學基金重大基礎培育項目（2014A030308001）；中科院廣州能源所所長基金培育項目（y107a41001）

? 通信作者：蘇 正，E-mail：suzheng@ms.giec.ac.cn