Влияние изменений тепловых свойств пород, вызванных тепловой откачкой, на тепловую эффективность

Геотермальная энергия, содержащаяся в подземных горячих сухих породах, является жизнеспособной альтернативой ископаемому топливу. Усовершенствованные геотермальные системы (EGS) позволяют использовать огромные запасы энергии в горячих породах. Для оптимизации и управления рисками этого процесса необходимы точные прогнозы долгосрочной тепловой эффективности при различных сценариях, которые обычно выполняются с помощью численного моделирования.

Для надежного ввода данных в численные модели необходимо точно определять такие параметры пород, как теплопроводность и удельная теплоемкость. Эти параметры часто изменяются из-за снижения температуры при отборе тепла — что доказано множеством исследований. Тем не менее, большинство существующих численных моделей склонны игнорировать эти изменения.

В связи с этим группа исследователей из Пекинского университета изучила влияние температурно-зависимых теплопроводности и удельной теплоемкости пород на тепловую эффективность модели EGS.

Исследование показало, что, с одной стороны, увеличение теплопроводности, вызванное снижением температуры, ускоряет теплопроводность от горных пород к флюиду в трещине, что улучшает тепловую эффективность. С другой стороны, снижение температуры ухудшает тепловую эффективность, но это влияние меньше, чем от увеличения теплопроводности.

«Интересно отметить, что хотя теплопроводность и удельная теплоемкость оказывают противоположное влияние на тепловую эффективность EGS, их совокупный эффект минимален», — сказал Юй. «В основном тепловая эффективность определяется произведением теплопроводности породы и ее удельной теплоемкости».

«Очевидно, что сохранение постоянных значений теплопроводности и удельной теплоемкости породы, измеренных при комнатной температуре, позволяет точно прогнозировать тепловую эффективность модели EGS», — добавил Юй. Результаты исследования опубликованы в журнале Rock Mechanics Bulletin.