热储岩层单条裂隙换热概念模型的解及相关讨论

在地热开采工程中,单条裂隙换热的概念模型分析是裂隙岩体换热研究中的基本问题。借鉴已有的平面二维域内单条裂隙和平行裂隙概念模型,针对地热井与周围岩体换热问题,推导了轴对称二维坐标下管状裂隙换热模型在Laplace域内的解析解。数值逆变换后得到的时域内温度解与有限元模拟给出的解吻合良好,从而验证了该解的正确性。围绕概念模型相关假定,讨论了忽略岩体纵向导热系数、忽略水岩界面两侧温差等假设的合理性。数值模拟结果表明,裂隙水换热问题可忽略水的导热性。当研究问题尺度在百米及以上时,水岩界面温差可以忽略。忽略岩石基质纵向导热性将无法考虑周围岩石的热补给,会造成计算开采温度10%以内的相对误差。所建议的分析方法和计算结果可为有关问题的设计分析提供参考。