二氧化碳基增强型地热系统储层换热研究现状及展望

蒋政; 舒彪; 谭静强

doi:10.13745/j.esf.sf.2024.7.22

地学前缘 ›› 2024, Vol. 31 ›› Issue (6) : 235 -251. DOI: 10.13745/j.esf.sf.2024.7.22

地热开发利用技术

二氧化碳基增强型地热系统储层换热研究现状及展望

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Heat transfer in geothermal reservoir of CO₂-based enhanced geothermal systems—current research status and prospects

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摘要

干热岩资源分布广泛、储量巨大,被认为是具有广阔发展前景的绿色能源之一,而增强型地热系统(EGS)是开采干热岩资源的主要技术方法。在CO₂-EGS中,超临界CO₂(ScCO₂)作为取热工质可以减少水资源浪费、降低泵送能量消耗,比H₂O具有更高的传热效率,并且可以实现部分CO₂的地质封存,具有较大的发展前景。本文从EGS裂隙储层模型、CO₂的物理性质,以及CO₂在储层裂隙中的流动与传热特性3个方面,总结了CO₂-EGS储层换热技术的研究进展,并针对我国典型地热场地的实际应用提出了建议。结果表明,裂隙性多孔介质模型更为实用和高效,而局部非热平衡模型更符合实际情况。CO₂具有较高质量流率和较轻微的矿物溶解能力,其矿化封存可降低地震风险,但会使储层的渗透率下降,建议调整主裂缝的非接触面积或CO₂的注入参数以减少渗透率的降低。未来应深入研究CO₂的非达西流动特性,并探究CO₂在共和与松辽盆地储层中的损失问题以及福建漳州凝灰岩盖层对CO₂的封存能力。