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期刊信息/Journal information
煤田地质与勘探
中煤科工集团西安研究院
煤田地质与勘探

中煤科工集团西安研究院

王丽

双月刊

1001-1986

ccrimtdzykt@vip.163.com

029-81778075 81778078

710077

陕西省西安市高新区锦业一路82号

煤田地质与勘探/Journal Coal Geology & ExplorationCSCD北大核心CSTPCD
查看更多>>本刊是中文核心期刊，被美国EI PAGE ONE数据库、美国能源研究院《煤文摘》（COAL ABSTRACT）和国际能源机械《煤文摘》（COAL HIGHLIGHTS）等12种数据库和文摘期刊收录。主要刊载煤田地质、矿井地质、煤层气、水文地质工程地质、环境地质、煤田物探、矿井物探、探矿工程等方面的新发现、学术论文、先进经验和技术革新成果。
正式出版
收录年代

    裂缝分布对CO2-EGS热提取的影响研究

    周庆廖建兴徐斌姚亮...
    117-128页
    查看更多>>摘要：地热能是一种极具潜力的可再生能源,已引起广泛关注.在深部地热储层中,人工改造后形成的复杂裂缝网络为热提取提供了重要通道,裂缝空间分布将会直接影响热提取率.为探究裂缝不同空间分布对采热性能的影响,以幂律分布的裂缝网络为基础,采用TOUGH2MP-FLAC3D框架下建立的THM耦合模型,系统研究不同裂缝长度指数(a)、密度(β)的裂缝网络对新型增强型地热系统(CO2-EGS)采热性能的影响.并以热突破时间、EGS寿命、产热率与总产热能以及产热效率 5种评价指标对储层热性能进行详细评估.结果表明,在恒速注入的情况下,裂缝长度指数a越大,长裂缝占比越小,注采井之间形成的贯穿裂缝数量越少,裂缝宽度越大,致使生产温度、产热率降低越快,更早达到热突破,从而缩短EGS寿命,降低总产热能.当a相同时,裂缝密度β越大,裂缝数量越多,生产温度与产热率降低越慢,延长热突破时间与EGS寿命,提高产热量.热突破时间最高可增加 15.65 a,EGS寿命增加约 10 a,总产热能增加约 22.77%.而当长度指数a增长时,热突破时间最多缩短了 13.1 a,总产热能降低 20.8%.因此,长裂缝占比提高和裂缝密度增加有助于提高注采井之间裂缝的连通性,促进流体对流换热,更好地发挥裂缝在热开采中的作用,提高采热量.研究结果为干热岩造缝增渗改造提供一定的理论指导.

    增强型地热系统裂缝分布热性能评价指标数值模拟

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    关中地区中深层地埋管换热器长期运行性能研究

    张智斌马真迪郝建科贾国圣...
    129-139页
    查看更多>>摘要：我国关中地区地热资源丰富,中深层地热能供暖技术具有广阔的应用前景,而地质参数是影响中深层地埋管供暖系统性能的决定性因素.针对陕西关中地区中深层地埋管供暖性能展开研究,通过梳理关中地区咸阳市兴平市、咸阳市渭城区、西安市高陵区、西安市鄠邑区、西安市长安区5个典型区域的地质参数,结合典型地埋管结构参数,对长期运行下的换热器性能及热作用半径变化规律进行模拟计算.结果表明,不同地区换热器运行之初的性能变化较为显著,但均在经过 5 a左右运行后趋于稳定.地埋管深度从 2 000 m增至 2 500 m时,出口水温有着明显的提升,同一时刻下出口水温的涨幅可达 8%,各采暖季末的出口水温随深度增加的变化更为显著.由于长期运行,年平均取热功率呈现下降趋势,20 a内的总降幅为 11%～12%;随着换热器埋深的增加,取热功率涨幅可达 41.41%～53.23%.热作用半径受埋深的影响不显著,不同埋深管道运行 20 a后的井底最大热作用半径均在 50 m左右;土壤温度受与换热器距离及运行时长的影响更大,距离 20 m以内的土壤温度呈现明显的波动下降趋势,而距离在 60 m以外的土壤温度在 20 a的运行期内降幅很小.此外,由于具有大厚度新近系张家坡组(N2z)和新近系蓝田-灞河组(N2l+b)的地质条件,西安市鄠邑区、高陵区以及咸阳市兴平市等地区地埋管的出口水温、取热功率较高,更适宜开展中深层地热能供暖利用.研究成果有望为关中地区中深层地热能高效利用提供参考.

    地热开发中深层地埋管地质参数取热性能热作用半径模拟分析关中地区

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    深部地热水多开采井联合运行模式优化

    平宇李放季文清袁筱莹...
    140-151页
    查看更多>>摘要：深部地热水作为一种清洁低碳的可再生能源,对促进实现"双碳"目标具有重要意义,但其不合理开采将导致水量减少、水位下降、工程效益低等一系列问题.以河南开封市城区已有的地热井勘探资料为基础,构建表征地热水运移的水文地质模型及对应的数学模型,利用Galerkin有限单元法对模型进行识别与验证.针对现有地热井单独运行、按需开采的弊端,围绕开封市城区主采的埋深1 200～1 400 m热储层,以水位降深最小、井间干扰最小、运行费用最低为目标函数,以水位降深、供需平衡为约束条件,建立地热水开采井运行模式优化模型.为提高收敛的准确性和结果可靠性,引入Pareto-灰狼算法求解模型并用TOPSIS理论对结果进行排序.研究表明:优化后剖分节点水位降深之和减少 70.3%,地热井之间水位降深影响值之和减少 10.83%,分区Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ水位降深分别减少 12.85%、28.14%、43.77%,-80 和-90 m水位等值线包围的降落漏斗面积分别降低 15.5%和28.7%,地热井运行总费用降低 28.7%.研究成果通过构建优化模型和引入改进算法,为地热水合理开发提供科学依据,优化地热水开采井的运行模式,不仅可以减少水资源浪费,提高水资源利用效率,还可以降低地热井运行费用,对于地热水合理开发与科学保护具有重要指导作用.

    地热能开采地热管理模型多井联合Galerkin有限元法Pareto-灰狼算法TOPSIS理论开采优化

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    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

    邹海江李永鹏张林惠鹏...
    152-158页
    查看更多>>摘要：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.

    中深层同轴地埋管取热性能数值模拟经济性埋深管径OpenGeoSys

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    太阳能补热热泵供暖实验及地温场热均衡模拟研究

    贾子龙郑佳张耀斌陈珂...
    159-167页
    查看更多>>摘要：为探索多能互补的清洁能源供暖技术,满足北京市村镇分散式建筑清洁供暖需求,在北京农村地区建设太阳能-地源热泵复合式系统,进行太阳能补热热泵供暖实验,并利用COMSOL软件开展地温场热均衡模拟研究.结果表明:相较单一地源热泵系统,太阳能补热热泵供暖方案下,地源侧出水温度提升23%,系统制热能效比(Coefficient of Performance,COP)和机组COP分别提升19%、25%;系统运行 10 a,地源热泵系统单季节运行方案下总的取热量要多于间歇期自然恢复量,地温场总均衡为-8.91×109 kJ;单一地源热泵方式运行和太阳能补热方式运行在双季节情况下总的取热量小于总的排热量,地温场总均衡分别为 4.220×109、1.084×1010 kJ.因此,双季节运行方案对地温场不会产生负均衡,反而会对地温场有一定的热量补充.地源热泵系统运行中加入太阳能补热,对地温场的影响更小,可显著提升系统和机组效率,该模式适用于北京农村地区特别是供暖需求较大的建筑.

    太阳能地源热泵数值模拟地温场取热量排热量能效比

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    秦岭山前眉县低温地热水及伴生氦气成因机制

    韩元红吕俊张育平罗娜宁...
    168-176页
    查看更多>>摘要：秦岭山前眉县地热水资源丰富,伴生气中氦气丰度较高,专门针对该区地热流体特征及成因的研究尚未开展.通过对地热流体的化学组分、同位素地球化学分析,结合区域构造断裂分析地热流体特征及成因机制.研究发现:地热水矿化度为 638.96～1 026.83 mg/L,水化学类型为HCO3-Na型;地热水变质程度低,属于未平衡或部分平衡水,溶质主要来自硅酸盐类岩石风化;地热水δD为-77.3‰～-70.8‰,δ18O为-10.9‰～-9.8‰,均位于大气降水线附近;地热水平均补给高程约为1 030 m,补给水源温度 4.9～7.0℃,最大循环深度约为 3 200 m.地热水伴生气以氮气为主,烃类气体含量低,氦气丰度相对较高;地热水伴生气中甲烷δ13C平均值为-52.8‰,δD平均值为-247‰,伴生气具有较小的R/Ra值和较大的4He/20Ne值.研究揭示:秦岭山区的大气降水通过大断裂及其次生断裂下渗并储存于断裂裂隙和砂岩孔隙中,经地温加热后形成地热水;地热水水源近且充足,封闭性差,循环速度快且深度浅,是秦岭山前眉县地热水低温量大的主要原因;地热水伴生气中的氦主要来自壳源,由地壳岩石中铀、钍元素放射性衰变形成.研究成果为开发利用秦岭山前眉县地区的地热资源提供了重要的地球化学证据.

    低温地热水氦气氢氧同位素成因机制秦岭山前

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    羊八井-谷露裂谷地热水锂空间分布规律及其成因的统计分析

    陈娅奎孔彦龙段佳斌孙文洁...
    177-188页
    查看更多>>摘要：位于西藏羊八井-谷露裂谷中的地热水锂含量高于西藏温泉平均水平,但其水化学成因仍有争议,主要原因之一为该区域地热水中锂的空间分布规律不明.常见的空间规律分析方法为普通克里金法(Ordinary Kriging)和协同克里金法(CO-Kriging),但前者精度不高,后者难以获得合适的辅助变量.为此,提出 2种确定辅助变量的方法:一是采用与锂相关性最强的物理化学指标Cl-浓度作为辅助变量;二是采用主成分分析综合指标F作为辅助变量.将 2种辅助变量分别耦合进CO-Kriging中,形成Cl--CO-Kriging和F-CO-Kriging方法,用以分析西藏羊八井-谷露裂谷中的地热水锂分布规律.结果表明,相比于Ordinary Kriging,F-CO-Kriging和Cl--CO-Kriging预测精度有明显提高;其中F-CO-Kriging的EMA和ERMS平均提高 30.3%,Cl--CO-Kriging的EMA和ERMS平均提高 28.5%,而且显示地热水中的锂与断裂在空间分布上具有一致性,在谷露地热区锂有明显的富集现象.进一步采用系统聚类和因子分析方法,探究影响地热水中锂空间分布的水化学成因发现,高温、高TDS、低Ca2+浓度、低Mg2+浓度、高硼浓度的碱性环境中锂浓度更高.研究成果为探讨青藏高原地热水中的高锂乃至其他稀有金属的成因和资源评价奠定基础.

    地热水锂克里金法主成分分析羊八井-谷露裂谷

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    《煤田地质与勘探》征稿简则

    封3页
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