中深层地热单井换热数值计算

中深层地热单井换热是一种“取热不取水”开发地热能的技术，该技术具有不破坏地下水环境、取热量大等优势，但目前就深度3 000 m以上的单井换热数值计算研究较少，本文针对西安地区地热地质条件，采用数值法计算了不同井型结构(L型定向井、丛式定向井)的中深层地热单井在连续运行一个采暖季情景下的换热量，计算结果表明：同一流速及地温梯度下，在系统连续运行120 d后，L型定向井的出口温度、单位时间取热量及延米取热量高于丛式定向井；同一流速下，地温梯度越大其出口温度越高，单位时间取热量及延米取热量也越大；同一地温梯度下，流速越大其出口温度越低，单位时间取热量及延米取热量越大。丛式定向井井斜30°的出口温度、单位时间取热量及延米取热量高于井斜45°，随着流速的增加，两种井斜下的出口温度、单位时间取热量及延米取热量的差异逐渐减小。从出口温度、单位时间取热量及延米取热量角度考虑，L型定向井的换热效率优于丛式定向井；从钻井施工的难易程度角度考虑，丛式定向井优于L型定向井；丛式定向井的两种井斜结构中，井斜30°的丛式定向井优于井斜45°。因此，所得不同工况的计算结果，可为中深层地热的开发与利用提供参考依据。