干熱巖資源勘查與開發(fā)利用

目錄
前言
第1章 概述 1
1.1 干熱巖地熱資源基本概念 1
1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 2
1.2.1 美國典型EGS工程 3
1.2.2 法國典型EGS工程 6
1.2.3 澳大利亞典型EGS工程 7
1.2.4 德國典型EGS工程 8
1.2.5 日本典型EGS工程 10
1.2.6 瑞士典型EGS工程 11
1.2.7 中國干熱巖研究現(xiàn)狀 12
1.3 干熱巖開發(fā)面臨的挑戰(zhàn) 13
參考文獻 14
第2章 干熱巖地熱資源勘查與靶區(qū)優(yōu)選 15
2.1 干熱巖地熱成因機制 15
2.1.1 國外干熱巖地質(zhì)特征及熱源機制 15
2.1.2 共和盆地干熱巖成因控制因素分析 19
2.1.3 國內(nèi)潛在干熱巖開發(fā)有利區(qū)地質(zhì)特征及熱源機制 25
2.2 干熱巖勘查方法 25
2.2.1 干熱巖地熱地質(zhì)調(diào)查 26
2.2.2 綜合地球物理 29
2.2.3 水文地球化學方法 32
2.3 干熱巖開發(fā)靶區(qū)優(yōu)選 39
2.3.1 EGS工程選址的基本原則 40
2.3.2 干熱巖資源勘查開發(fā)目標靶區(qū)選區(qū)評價指標體系 40
2.4 干熱巖地熱資源評價 46
2.4.1 干熱巖資源分級分類 47
2.4.2 體積法評價天然資源量 48
2.4.3 數(shù)值模擬方法評價可開采資源量 52
2.4.4 方法適用性分析 55
2.5 干熱巖鉆探與完井 59
2.5.1 干熱巖井的類型 59
2.5.2 井身結構 59
2.5.3 鉆探設備與附屬設備 60
2.5.4 鉆進工藝 62
2.5.5 鉆井液體系與護壁堵漏技術 67
2.5.6 錄井 68
2.5.7 測井與測溫 69
2.5.8 固井與完井設計 70
參考文獻 71
第3章 干熱巖能量獲取方法與測井技術 75
3.1 區(qū)域地質(zhì)特征與工程地質(zhì)特性 75
3.1.1 區(qū)域構造特征 75
3.1.2 干熱巖天然節(jié)理裂隙特征 76
3.1.3 干熱巖熱儲改造工程地質(zhì)特性 77
3.2 花崗巖壓裂裂縫擴展與導流特性 83
3.2.1 花崗巖壓裂裂縫擴展物理模擬方法 84
3.2.2 花崗巖壓裂裂縫起裂與擴展特性 84
3.2.3 壓裂裂縫導流特性研究 89
3.3 熱儲體積壓裂工藝技術與方法 93
3.3.1 壓裂工藝參數(shù)優(yōu)化設計方法 93
3.3.2 化學刺激機理方法 95
3.4 干熱巖測井資料采集與解釋評價方法 102
3.4.1 測井資料采集方法 103
3.4.2 測井解釋評價方法 103
參考文獻 110
第4章 壓裂監(jiān)測與人工儲層裂隙網(wǎng)絡評價 111
4.1 壓裂誘發(fā)微地震監(jiān)測與分析 111
4.1.1 巖體破裂力學準則 113
4.1.2 巖石破裂與微地震響應機理 113
4.1.3 速度模型與校正 122
4.1.4 微地震事件拾取 125
4.1.5 微地震事件定位 130
4.1.6 基于微地震數(shù)據(jù)的裂隙網(wǎng)絡成像 132
4.2 示蹤反演與裂隙表征 141
4.3 工程案例分析 145
4.3.1 仿真案例驗證 145
4.3.2 澳大利亞Cooper-EGS人工儲層裂隙滲透率表征 148
4.3.3 共和干熱巖場地壓裂監(jiān)測與人工裂隙表征 155
參考文獻 164
第5章 熱儲內(nèi)多場耦合流動傳熱機理與取熱性能優(yōu)化 166
5.1 注采條件下裂縫變形與滲流傳熱特性演變規(guī)律 166
5.1.1 人工裂縫導流實驗 166
5.1.2 熱-流-固耦合模型建立 170
5.1.3 熱-流-固耦合模型驗證 175
5.2 高溫高壓裂縫中“熱-流-化學反應”耦合對流換熱機理 176
5.2.1 對流換熱過程 177
5.2.2 工質(zhì)與干熱巖的化學反應過程 186
5.2.3 “熱-流-化學反應”耦合對流換熱模型 190
5.3 熱儲尺度多場耦合模型研究及系統(tǒng)仿真 191
5.3.1 EGS熱儲尺度熱-流耦合模型 191
5.3.2 熱儲尺度熱-流-應力耦合建模 194
5.3.3 熱儲尺度熱-流-化學反應耦合建模 198
5.4 地熱系統(tǒng)取熱性能優(yōu)化方法研究 199
5.4.1 地熱循環(huán)注采多目標優(yōu)化流程 199
5.4.2 雙層分支井循環(huán)取熱模型 199
5.4.3 地熱注采系統(tǒng)優(yōu)化表征 204
5.4.4 優(yōu)化問題求解 205
5.4.5 共和取熱性能多目標優(yōu)化 208
參考文獻 215
第6章 干熱巖發(fā)電及綜合利用技術方案與經(jīng)濟性評價 217
6.1 載熱流體井口多相流測試及評價方法 217
6.1.1 濕蒸汽型載熱流體井口測試特性研究 217
6.1.2 熱水型載熱流體井口測試特性研究 222
6.1.3 干蒸汽型載熱流體井口測試特性研究 225
6.1.4 汽-液分離式中高溫載熱流體實驗測試方案 228
6.1.5 旁通型汽-液分離式井口產(chǎn)能現(xiàn)場測試方案 229
6.1.6 干熱巖載熱流體流動和汽-液分離特性研究 231
6.2 新型發(fā)電熱力循環(huán)構建 232
6.2.1 多壓有機蘭金循環(huán)(MPORC)發(fā)電循環(huán)構建與研究 232
6.2.2 新型地熱發(fā)電循環(huán) 238
6.2.3 新型發(fā)電循環(huán)與常規(guī)有機蘭金循環(huán)發(fā)電性能比較 241
6.3 干熱巖發(fā)電及綜合利用系統(tǒng)耦合技術方案 242
6.3.1 多壓ORC系統(tǒng)耦合研究 242
6.3.2 布置方式和熱源溫度對雙壓ORC系統(tǒng)的影響 255
6.4 干熱巖發(fā)電及綜合利用系統(tǒng)經(jīng)濟性評價 263
6.4.1 干熱巖發(fā)電及綜合利用系統(tǒng)分析及經(jīng)濟評價模型 264
6.4.2 干熱巖發(fā)電系統(tǒng)性能分析 270
參考文獻 275
第7章 干熱巖地熱能開發(fā)技術瓶頸與未來發(fā)展展望 277
7.1 技術瓶頸 277
7.1.1 底層技術 277
7.1.2 關鍵核心技術 278
7.1.3 前沿和顛覆性技術 279
7.2 技術發(fā)展展望 280
7.3 發(fā)展戰(zhàn)略與政策展望 281
7.4 其他相關建議 283