储层特征对水平井多裂隙增强型地热系统采热过程影响的数值模拟研究

将石油天然气行业发展很成熟的水平井多裂隙开发技术用于增强型地热系统(EGS)可显著提高EGS的经济效益。本研究建立了三维EGS水平井多裂隙物理模型, 采用CFX模拟分析了在井间距以及裂隙间距等不同储层特征条件下EGS的运行性能, 揭示了不同储层特征对于EGS储层采热过程的影响机理。研究结果表明: ①裂隙间距是影响EGS工程运行寿命和开采率的关键因素, 在相同注水流量下, 较大的裂隙间距不易形成热穿透, 系统运行寿命更长, 但降低了储层开采率; 过小的裂隙间距易形成热穿透, 系统运行寿命短, 但开采率高。②井间距对裂隙中的流体流速影响显著, 随着井间距增加, 在相同开采时间下, 产流流体的温度不断升高, 系统的寿命也会随着井间距的增加而增加, 井间距的增大也意味着储层的体积也就更大, 从而有更多的热量可供开采, 因而提高了系统的运行寿命。研究结果可以为EGS储层的建造提供理论指导, 为实现商业化开采地热能做好理论准备。      

地热储层单裂隙岩体渗流传热数值模拟研究

研究地热储层裂隙岩体中的渗流传热过程对干热岩地热资源的开采具有重要的意义。本文以干热岩地热工程为背景,采用COMSOL Multiphysics数值模拟软件对地热储层单裂隙岩体中渗流传热机理进行了研究,并分析了流体注入速度和温度对岩体温度场的影响及其对干热岩地热工程的影响。研究发现流体参数对岩体温度场的影响主要体现在两个方面：一方面是对岩体温度场受扰动区域以及幅度的影响,另一方面是对岩体温度场达到稳态所需要时间的影响。流体注入速度的提升会降低系统的寿命和寿命期的出口法向总热量值,当考虑出口法向总热通量时,存在最佳流体注入速度,本研究中最佳流体注入速度为0.011m/s。流体注入温度的提升会增加系统的寿命和系统的出口法向总热通量和总热量。研究为干热岩自热资源的开发与利用提供了理论依据,为工程运行参数的设计提供了参考依据。     

基于花岗闪长岩矿物成分的热导率预测模型

岩石矿物成分的种类及相应体积分数是影响岩石热导率的主要因素,通过室内实验测定花岗闪长岩的热导率及矿物成分的含量,研究矿物成分对岩石热导率的影响规律。将岩样各矿物成分体积分数转化为相同平板面积的壁面厚度,建立了花岗闪长岩矿物成分对其热导率影响规律的预测模型,预测值与实测值误差在０．２～０．６Ｗ／（ｍ·Ｋ）之间,通过修正系数调整模型使误差控制在５％范围,同时分析模型得到花岗闪长岩热导率随石英体积分数与长石体积分数比值的增加而变大,为开发利用干热岩地热能和岩石热物性研究提供理论参考。      

基于GIS的祁连山东端冰雹灾害风险评估与区划

地形订正是保证冰雹灾害风险区划结果准确的关键环节。利用1978—2020年安徽省81个国家级气象观测站冰雹观测资料以及地理信息、国内生产总值、历史灾情等数据,采用相关分析、回归分析等统计方法,识别冰雹灾害致灾因子,并计算其致灾强度,建立冰雹频次的地形修正方法,综合冰雹致灾强度和频次开展致灾危险性评估。基于自然灾害风险形成理论,综合致灾危险性和承灾体易损性,借助GIS技术完成冰雹灾害经济风险区划,并对结果的合理性进行了验证。结果表明：(1)最大冰雹直径和降雹持续时间与冰雹灾损指数显著相关,确定二者为冰雹灾害致灾因子;地形修正后的冰雹频次空间分布特征与实际发生情况一致,且能更精细地反映出高海拔山区的冰雹频次空间差异程度;(2)冰雹多发区、高和较高危险区均位于安徽省冰雹主要路径上的淮河以北地区、江淮之间东部地区以及大别山区和皖南山区两大山区;(3)冰雹灾害经济风险总体上自南向北逐渐增大。通过灾情验证,安徽省冰雹灾害经济风险指数与直接经济损失多年平均值的相关系数通过α=0.01显著性水平检验,区划结果与实际情况基本吻合。

     

五种干旱指标在安徽省应用研究

运用安徽省78个代表站1961-2008年逐日气温和降水资料,采用累积频率法对五种干旱指标的阈值进行修正,用修正后干旱指标来分析安徽省干旱的年际变化、季节演变及空间分布等特征.结果表明:五种干旱指标按照干旱过程计算得到历年总干旱日数的演变趋势基本一致,干旱日数较多的年份与安徽省历史典型大旱年记录非常吻合;Z指数和SPI指数无明显季节变化趋势,而Pa,MI和CI三种指标季节变化趋势明显且基本一致,安徽省秋旱最多,夏旱次之,冬、春旱相对较少;Z指数和SPI指数尤明显的空间分布特征,Pa,MI和三种指标的空间分布基本一致,呈现纬向空间分布,干旱频率自北向南递减;对于安徽干旱监测业务来说,五种干旱指标中CI指数为最优.     

多种方法在年平均风速均一性检验中的效果对比

针对安徽省天长和宿松气象站建站至2010年逐年平均风速资料,分别利用直接检验方法和3种间接检验方法：标准正态均一检验（the standard normalhomogeneity test,SNHT）、惩罚最大t检验（the penalized maximal t test,PMTT）和惩罚最大F检验（the penalized maximal Ftest,PMFT）,对这两个气象站逐年平均风速序列进行了均一性检验,并对不同检验方法的效果进行了对比分析。研究结果表明：1）站址迁移、观测场环境变化、仪器变更以及测风手段变化等均能对年平均风速序列的均一性产生影响,其中测风手段变化的影响最为明显。2）由于以气象台站观测记录为依据,直接检验得到的结果最为真实可信;此外SNHT、PMTT和PMFF方法对年平均风速序列的间断点均有一定的检验能力,但遗漏间断点的情况也比较明显。因而在年平均风速序列的均一性检验中,若气象台站观测记录相对较齐全,首先考虑采用直接检验,然后再考虑补充采用其他间接检验手段。     

淮河流域1960—2007年极端强降水事件特征

<正>政府间气候变化专门委员会(IPCC)第四次评估报告指出,强降水事件的发生频率在多数陆地地区呈增加趋势[1]。观测研究[2]表明,我国的极端强降水平均强度和极端强降水值都有增加的趋势,极端强降水事件也趋于增     

安徽省大雾时空分布特征及其发生的气象条件

利用1961～2009年近50 a来安徽省80个台站大雾观测资料,分析安徽省大雾的时、空分布特征及其发生的气象条件。结果表明:多雾区主要位于大别山区和皖南山区。雾日有明显的季节变化和月际分布,秋、冬季雾的范围较大,春、夏季雾的范围较小,其中冬季最大,夏季最小;大部分地区主要为冬季峰值型雾,雾日集中在10月至次年l月;雾大多数开始于23时至次日8时,结束于5～12时(8时为生成、消散最高峰),持续时间多在0～3h,以1 h以内居多。近50 a安徽省雾日总体上先增后减,但各地变化特征存在差异;潮湿空气、微弱风速和适宜气温利于大雾形成。     

山区作物气候生产潜力估算中参数的计算和修正问题

基于皖西大别山岳西县常年（1957～1993年）和临时测站资料以及有关的研究成果,讨论了山区作物气候生产潜力估算中有参数的计算和修正问题。给出了地形因子（海拔高度、坡向、坡度）订正后的光温水参数资料,研究了适用于大别山区不同高度上水平地表面的作物气候生产潜力计算方法,并计算了不同高度、不同坡向、不同坡度的作物气候生产潜力。     

基于压电效应的随钻式能量回收装置设计

针对钻探领域中井下仪器的连续供电问题和钻杆纵向振动能量的回收问题,设计了一种基于正压电效应的新型随钻式能量回收装置。通过现场经验及地质调查报告,设计了装置的径向尺寸参数及压电片材料。基于COMSOL Multiphysics数值模拟软件建立压电耦合模型,通过强迫振动分析得出压电片的长度范围及最佳安装位置;通过模态分析与频率响应研究,得到压电悬臂梁固有频率在到达拐点厚度之前随压电片厚度单调递增,峰值电压随压电片厚度增加呈区域性变化等规律,压电片厚度为1.2~1.4 mm时发电性能最佳,装置峰值电压为15~40 V。该设计为压电式能量回收装置应用于钻探领域的探索提供了理论支撑和设计参考。