利用CO_2开发干热岩地热资源的可行性研究

【摘要】：地热能源具有绿色低碳环保的特点，而CO2地质埋存技术有望实现石化能源使用时碳的近零排放。随着人们对环境问题的关注，这两项技术也成为当前国内外研究的热点。论文通过文献调研，对地热储层进行初选和评价，筛选出适合CO2埋存的地热储层，初步认为，干热岩、深部盐水层以及地压型地热比较有发展前景。并对资源量巨大的干热岩地热做了进一步分析，粗略估算出我国干热岩地热的开采潜力。针对开采干热岩地热时，考虑用超临界CO2代替传统的水作为携热介质，同时达到利用地热能源和CO2地质埋存的目的。本文通过CO2和H2O热物性的评估，以及数值模拟的方法，对比分析了CO2和H2O在干热岩储层中的携热能力，同时分析了CO2在干热岩中携热能力的敏感性因素。并通过建立地热流体井筒压力及温度场计算模型，对比分析CO2和H2O在注采井筒中的流动特性。论证了CO2作为携热流体在干热岩地热开采中的携热能力优势和一定的井筒水动力学优势。最后分析了CO2在干热岩地热开采中的埋存机理和经济效益。认为用超临界CO2开采干热岩地热并实现埋存是可行的，并根据数模分析和经济分析结果，提出了CO2开采干热岩地热经济可行的开采方案。 【关键词】：地热 干热岩 CO2 携热能力 井筒流动
【学位授予单位】：中国石油大学（华东）
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：P314
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 绪论8-14
• 1.1 课题研究的目的及意义8-9
• 1.2 国内外研究现状9-11
• 1.2.1 国外研究现状9-11
• 1.2.2 国内研究现状11
• 1.3 主要研究内容与技术路线11-14
• 1.3.1 研究内容11-13
• 1.3.2 技术路线13-14
• 第二章 适合 CO_2开发的地热储层的初选和评价14-26
• 2.1 地热资源分类及其传统开发方式14
• 2.2 地热储层注 CO_2开采适用性分析14-21
• 2.2.1 干热岩地热15-16
• 2.2.2 深部盐水层16-17
• 2.2.3 油气田地热17-18
• 2.2.4 地压型地热18-20
• 2.2.5 应用潜力对比20-21
• 2.3 我国干热岩地热注 CO_2开发潜力评估21-24
• 2.3.1 我国地热资源21-22
• 2.3.2 注 CO_2开采干热岩地热潜力计算22-24
• 2.4 小结24-26
• 第三章 CO_2干热岩地热开采的采热能力分析26-50
• 3.1 CO_2与 H2O 热物性对比26-36
• 3.1.1 基本物性描述26-27
• 3.1.2 热物性参数对比27-31
• 3.1.3 携热能力评价参数对比31-36
• 3.2 CO_2干热岩携热的数值模拟分析36-48
• 3.2.1 数值模拟模型的建立36-38
• 3.2.2 CO_2和 H2O 的热交换和采热能力对比38-41
• 3.2.3 携热能力的敏感性分析41-48
• 3.3 小结48-50
• 第四章 考虑井筒流动的 CO_2采热能分力析50-66
• 4.1 地热流体井筒温度及压力场计算模型50-53
• 4.2 CO_2井筒流动的数学模型分析53-58
• 4.2.1 CO_2与 H2O 井筒流动特性对比53-54
• 4.2.2 CO_2井筒流动敏感性分析54-58
• 4.3 CO_2井筒流动的数值模拟分析58-64
• 4.4 小结64-66
• 第五章 CO_2干热岩地热开采的经济性分析66-71
• 5.1 CO_2干热岩地热开采的主要经济成本66-67
• 5.2 CO_2干热岩地热开采的附加效益-CO_2埋存67-70
• 5.2.1 CO_2埋存可行性分析67-68
• 5.2.2 CO_2干热岩地热开采的发电效益68-70
• 5.3 小结70-71
• 结论71-73
• 参考文献73-77
• 致谢77

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