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题名干热岩流动换热多尺度有限容积法
被引量：9
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作者
宇波
李庭宇
韩东旭
孙东亮
杨福胜
魏进家
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机构
北京石油化工学院机械工程学院
西安交通大学化学工程与技术学院
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出处
《天然气工业》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021年第3期168-178,共11页
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基金
国家自然科学基金项目“增强型地热系统热—流—力—化四场耦合热质传输机理研究”(编号:51936001)
“直接模拟非达西效应的页岩气藏免方程数值研究”(编号:51706021)
北京市青年拔尖人才项目“干热岩热流力化数值研究及软件开发”(编号:CIT&TCD201804037)。
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文摘
高效可靠的数值模拟技术对于深入理解干热岩储层的流动与换热过程、制订合理的开发方案至关重要。为了解决传统的高保真有限容积法在求解裂缝型储层复杂流动与换热问题时计算耗时的问题,基于嵌入式离散裂缝模型,提出了流动和换热一体化多尺度有限容积求解方法。其主要过程为:①通过雅克比光顺求得基岩和裂缝粗网格支撑区域上的压力与温度基函数,上述基函数不仅可以反映基岩细尺度区域的非均质性,还能够映射出裂缝分布的特征;②利用压力、温度基函数及预先定义的粗尺度限定算子构建瞬态粗网格离散系统;③采用两步迭代多尺度求解的策略,使得多尺度误差余量能够先后在粗、细尺度上耗散,进而达到所需要的求解精度。借助于2个裂缝型地热藏开采的算例,对所提出的多尺度有限容积法的计算精度和计算效率进行了评价。研究结果表明:①多尺度有限容积法的压力场和温度场求解精度会随着模拟时间的增长而略有降低,增加多尺度循环次数可以提高计算精度,但循环次数过多则会降低多尺度的加速效果;②多尺度循环次数介于50~100时,多尺度解与细尺度解间的二范数相对偏差为10^(-3)~10^(-4)。结论认为,较之于传统的有限容积法,多尺度有限容积法在保证计算精度的同时,计算效率可以提高4~5倍。
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关键词
干热岩
地热能
嵌入式离散裂缝模型
流动换热
有限容积法
多尺度求解方法
压力场
温度场
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Keywords
Hot dry rock
Geothermal energy
Embedded discrete fracture model
Flow and heat transfer
Finite volume method
Multiscale solution method
Pressure field
Temperature field
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分类号
P314
[天文地球—固体地球物理学]
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