地热井筒热损失工程计算方法研究与应用

发布时间：2024-02-15 00:54

　　地热资源是一种清洁高效的非常规新能源,储量丰富具有广阔的市场应用前景,在地热开发中,井筒温度场是地热井建井的重要参数,是钻井流体优选的依据,更是热储量开采与评价的基础,如何高效率的利用地热资源,减少非产层浅井段的沿程损失是关键。本文在传热学基础上,建立了长圆筒壁的热传导模型,提出了适合于地热钻井工程应用的热损失计算方法,即在热传导机理研究和整体井筒分段的基础上,利用积分的思想,将每段结构离散,并依照相应的热损失计算模型,对离散后的每部分进行具体的求解,并将求得的热流密度与该部分对应长度相乘以求得其热损失,再将每部分热损失值相加,即为该段结构的总体热损失。利用ANSYS软件对地热井井筒温度分布进行了数值模拟,认识到井筒周围的温度分布在某一特定时刻,随着井身深度的不同,温度分布呈现不同规律,依据模型编制了使用的地热井井筒热损失分析软件,并对肯尼亚地区地热井井筒温度进行了评价。模拟计算了地热井上部非产层1000m井段的热量损失量,为上部井段是否进行隔热作业的提供理论依据。

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 国内外研究现状
    1.3 研究的目的及意义
    1.4 研究的内容
第二章 地热井井筒热传导机理
    2.1 传热学基本概念
        2.1.1 基本概念
        2.1.2 热传导机理
    2.2 地热井筒的热传导机理
        2.2.1 井筒结构
        2.2.2 各层井筒热传导模型
    2.3 本章小结
第三章 地热井井筒热损失模型
    3.1 第一段的总体热损失
    3.2 第二段的总体热损失
    3.3 第三段的总体热损失
    3.4 第四段的总体热损失
    3.5 本章小结
第四章 井筒热损失及井筒周围温度场分布仿真
    4.1 模型的建立
    4.2 分层情况下井筒热损失及井筒周围场分布仿真模型
    4.3 用ANSYS模拟整个井筒的热损失和温度场分布
第五章 井筒压力及蒸汽干度变化计算模型
    5.1 气液两相的流动形态
    5.2 数学模型建立
        5.2.1 压降模型
        5.2.2 蒸汽干度变化模型
    5.3 模型求解
        5.3.1 气液两相流物性参数的确定
        5.3.2 持液率H_L和摩阻系数fm

        5.3.3 模型求解步骤
        5.3.4 计算分析
第六章 井筒热损失数字仿真软件
    6.1 井筒热损失数字仿真软件的总体框架
        6.1.1 建模输入模块
        6.1.2 APDL文件生成模块
        6.1.3 外部接口定义模块
        6.1.4 外部软件调用模块
        6.1.5 结果显示模块
    6.2 井筒的仿真分析
第七章 地热井井筒热损失实例分析
    7.1 输入输出参数
    7.2 计算实例
    7.3 井筒热损失有限元分析
    7.4 井筒热损失敏感性分析
第八章 地热井套管热损失保护技术
    8.1 井筒隔热材料的优选
    8.2 涂层材料选择
    8.3 地热井井筒隔热管的研制
    8.4 井筒隔热管的室内试验评价
    8.5 地热井热损失及经济效益分析
结论
参考文献
作者简介、发表文章及研究成果目录
致谢



本文编号：3898910