實(shí)例溫泉鉆井現(xiàn)場

地下傳熱以對(duì)流、分散和傳導(dǎo)為主。因此，需要了解地質(zhì)層的熱xing能才能更好地運(yùn)行仿真。然而，我們通常只能基于地質(zhì)圖和巖芯樣本作一個(gè)大致估計(jì)。在整個(gè)提取過程會(huì)涉及對(duì)流熱傳導(dǎo)，它有時(shí)甚至起決定xing的作用，這通常由浮力自然驅(qū)動(dòng)，也可以通過井人為驅(qū)動(dòng)。

根據(jù)當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)，地下水流可能*是飽和多孔介質(zhì)或者部分是，或者可以演化為裂隙。盡管不同的地?zé)衢_采技術(shù)原理不同，但“地下水流模塊”為模擬地下熱的開發(fā)提供了必要的功能。您可以將傳熱與速度場輕松耦合。

在有些情況下，必須進(jìn)行雙向耦合。如果溫度梯度較高，則與溫度相關(guān)的參數(shù)（如水力傳導(dǎo)）不可忽略不計(jì)，必須考慮在內(nèi)。此外，在一些情況下，多孔彈xing過程也會(huì)造成影響，尤其是在涉及水力壓裂時(shí)。地埋管換熱器陣列的熱影響讓我們來看一個(gè)示例，其中演示了地?zé)徇^程模擬所需的一些功能。下面這個(gè)模型求解了一個(gè)地質(zhì)區(qū)域中安裝的淺層地?zé)嵫b置周圍的熱傳遞。這個(gè)區(qū)域劃分為多個(gè)部分，表示各層xing質(zhì)不同的地質(zhì)層。還考慮了季節(jié)溫度變化對(duì)地表的熱影響。一個(gè) 135 米深位于層狀基巖的 3*3 地埋管換熱器 (BHE)陣列。每個(gè)地埋管換熱器全年提取的熱量為 20 W/mK。60-70 米為含水層，其中含有地下水，產(chǎn)生水平對(duì)流的熱傳遞。右圖顯示陣列中間三個(gè)地埋管換熱器的地埋管壁溫度。由于散熱器之間會(huì)發(fā)生熱交互，中間地埋管換熱器的溫度（綠線）低于其他兩個(gè)換熱器溫度。在含水層區(qū)域，由于中間地埋管換熱器向上發(fā)生熱交換，使其中水流向下的速度比其他兩個(gè)換熱器（紅線）中的快，使其溫度更低。

實(shí)例溫泉鉆井現(xiàn)場

地?zé)崧癫赜诘叵?，其提取、利用以及保護(hù)都需要一定資金和技術(shù)支撐。截至目前，聊城地?zé)豳Y源的開發(fā)利用程度仍然有限，而業(yè)內(nèi)專家表示，已經(jīng)在開發(fā)利用地?zé)豳Y源的單位，對(duì)地?zé)豳Y源的保護(hù)意識(shí)還不夠，不合理開采及浪費(fèi)現(xiàn)象依然存在。聊城地?zé)豳Y源究竟有多豐富？目前主要開發(fā)應(yīng)用方式有哪些？應(yīng)用過程中存在哪些問題，有哪些技術(shù)和方法可以應(yīng)對(duì)這些問題？未來，聊城對(duì)地?zé)豳Y源寶庫的開發(fā)又作何打算？日前，本報(bào)記者專門就相關(guān)問題進(jìn)行了走訪調(diào)查。本組調(diào)查大致分為四部分，“地?zé)嶂S”“地?zé)嶂?rdquo;“地?zé)嶂?rdquo;“地?zé)崂们熬?rdquo;。

眾所周知，地球本身就是一個(gè)龐大的熱庫，其內(nèi)部溫度可達(dá)7000℃，地球上的一些至今活躍的活火山，噴涌而出的熔巖溫度可達(dá)上千攝氏度，天然溫泉，一般出水溫度也在60℃上下。在地球的任何一個(gè)地方，地表以下，可以沒有煤炭，沒有石油，但不能沒有地?zé)?，只是不同地方的地?zé)醿?chǔ)藏與開采條件有差異而已。

地?zé)岬呢S富程度與可應(yīng)用領(lǐng)域超乎人們的想象。更重要的是，地?zé)岜旧砭褪且环N清潔能源，一般認(rèn)為，只要熱量提取的速度不超過補(bǔ)充的速度，那么地?zé)崮鼙闶强稍偕摹Ｒ蚨?，?duì)地?zé)岬睦靡卜袭?dāng)今人們普遍的環(huán)保訴求。

“據(jù)現(xiàn)代地?zé)嵘衫碚摵蛯＜业膶?shí)際勘探調(diào)查，聊城市具備地?zé)嵝纬傻牡刭|(zhì)條件，地?zé)豳Y源比較豐富。”早在幾年前，山東建筑熱動(dòng)專業(yè)委員會(huì)地?zé)崮芾眉夹g(shù)委員會(huì)（掛靠單位聊城市規(guī)劃建筑設(shè)計(jì)院）主任田彥法就認(rèn)定，推廣地?zé)衢_發(fā)應(yīng)用技術(shù)，在聊城有很大空間。

開發(fā)：主要應(yīng)用于溫泉旅游和供暖

據(jù)業(yè)內(nèi)專家介紹，聊城境內(nèi)現(xiàn)有地?zé)峋?，zui深可達(dá)兩千米，井口溫度可達(dá)70℃；中等深度的是聊城市城在一千五百米上下，較淺一些的地?zé)峋谇鬃笥?，出水溫度?0℃左右，井深在1500－2000m相對(duì)居多。

總體而言，聊城地?zé)豳Y源屬于中低溫地?zé)豳Y源，非常適合供熱、洗浴、養(yǎng)殖、種植等直接利用。另據(jù)勘探表明，聊城地?zé)崴傮w具有礦化度較小、無有害元素超標(biāo)、含有對(duì)多種對(duì)人體有益的微量元素等優(yōu)點(diǎn)。

“雖然地?zé)崮軓膰?yán)格意義上說不是可再生能源，但業(yè)內(nèi)專家普遍認(rèn)為，如果熱量提取的速度不超過補(bǔ)充的速度，那么地?zé)崮鼙闶强稍偕摹?rdquo;山東省建筑熱動(dòng)力專業(yè)委員會(huì)地?zé)崮芾眉夹g(shù)委員會(huì)主任委員田彥法說。

專家認(rèn)為，聊城地?zé)岢傻V地質(zhì)條件有利,且熱儲(chǔ)層埋得深淺適當(dāng)，易于開發(fā)，充分開發(fā)利用地?zé)豳Y源,對(duì)保護(hù)環(huán)境、保持經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展及改善人民生活質(zhì)量都具有重要意義。

業(yè)內(nèi)人士同時(shí)指出，目前我市地?zé)豳Y源的利用主要是在溫泉旅游和小區(qū)或企業(yè)供暖，相對(duì)單一，其他領(lǐng)域較少應(yīng)用，而循環(huán)利用或回灌保護(hù)式的利用更為少見。地?zé)崽锏男纬膳c熱量的儲(chǔ)藏需要一定的地質(zhì)構(gòu)造條件，科學(xué)勘探顯示，聊城地?zé)豳Y源豐富主要得益于聊考斷裂帶。幾年前，山東省地質(zhì)科學(xué)實(shí)驗(yàn)研究院有關(guān)專家就曾就聊城區(qū)域內(nèi)的地?zé)崽镄纬蓷l件做過調(diào)查。

專家認(rèn)為，北起茌平、南至河南蘭考的聊考大斷裂是一條“控?zé)釘嗔?rdquo;,連同它周圍的幾個(gè)斷裂構(gòu)造一樣，這條斷裂帶活動(dòng)時(shí)間長,而且具有良好的導(dǎo)熱構(gòu)造。

對(duì)地埋管換熱器的長期影響進(jìn)行預(yù)測時(shí)，使用仿真模擬是必要的，這樣可以檢查管道是否凍結(jié)。最簡單的快速模擬地埋管換熱器的方法是忽略地埋管內(nèi)的發(fā)熱和傳熱，并在管壁上施加適當(dāng)?shù)臒嵬窟吔鐥l件。由此，地埋管成為一個(gè)局部的散熱器，熱量將通過它傳遞。如果在某個(gè)位置安裝了多個(gè)地埋管換熱器，則換熱器可能會(huì)在啟動(dòng)一段時(shí)間后才傳遞熱量。尤其是，如果含水層中有地下水，則地埋管中將發(fā)生熱傳遞。這種熱交互會(huì)導(dǎo)致整個(gè)地?zé)嵯到y(tǒng)效率明顯降低。另一方面，地下水的流動(dòng)也提高了熱回收率。地質(zhì)數(shù)據(jù)足夠準(zhǔn)確，預(yù)測才可靠。