陕北地区中深层同轴地埋管取热性能影响因素分析及优化

中深层同轴地埋管地热供热技术在我国北方城镇供热领域兴起并广泛应用。陕北地区地热资源丰富，但地温梯度略低且岩土热物性参数特性不同，地质参数影响中深层同轴地埋管的取热性能。采用OpenGeoSys开源数值模拟平台建立三维中深层同轴地埋管耦合地层传热计算模型，并基于陕北地区典型地质参数，研究不同设计参数对中深层同轴地埋管取热性能的影响及全生命周期技术经济性，优选出地热工程最佳工艺参数。结果表明，中深层同轴地埋管的外管径与埋深增大均能提升取热能力。相较于外管径，埋深对取热能力的提升效果更为显著，埋深从2 500 m增加到3 500 m，取热量增加了77.3%。依据工程实践，当外管外径×厚度大于177.80 mm×9.19 mm时所对应的平均能源成本因其钻井成本陡增而增大。在给定工况参数下，推荐中深层同轴地埋管的最佳外管外径×厚度为177.80 mm×9.19 mm，埋深为3 200 m，此时平均能源成本为0.524元/(kW·h)，经济效益最优。