0 引言
1 井下流体抽注强制对流换热方案
Fig. 1 Schematic diagram of forced convection heat exchange scheme for downhole fluid extraction and injection图1 井下流体抽注强制对流换热方案示意图 |
2 数值建模
2.1 计算模型
Fig. 2 Simulated geometry and mesh model图2 模拟区域及网格模型 |
2.2 数学模型
2.3 算例设置
Table 1 Parameter settings表1 参数设置 |
参数类型 | 符号 | 参数名称和单位 | 基础算例 | 分析算例 |
---|---|---|---|---|
基础参数 | dT/dy | 地温梯度/(K/m) | 0.035 | — |
Tpipe | 管壁温度/K | 300 | — | |
— | 工质 | H2O | — | |
井筒参数 | H | 井筒深度/m | 4 500 | — |
rwell | 井筒半径/m | 0.115 | — | |
r | 热管半径/m | 0.089 | — | |
L | 开放流道宽度/m | 0.026 | — | |
h | 热管长度/m | 4 500 | — | |
热储参数 | rres | 热储半径/m | 100 | — |
cw | 裂隙宽度/m | 0.01 | — | |
cl | 裂隙长度/m | 99.885 | — | |
hres | 热储高度/m | 1 000 | — | |
cs | 比热容/[J/(kg∙K)] | 1 000 | — | |
ρs | 密度/(kg/m3) | 2 650 | — | |
λs | 导热率/[W/(m∙K)] | 2.1 | — | |
控制参数 | τout/τin | 抽注时间比 | τout = τin | τout ≠ τin |
tperiod | 周期时长/h | 2 | 1, 4, 8 | |
Q | 注水流量/(kg/s) | 1.6 | 0, 0.1, 0.2, 0.4, 0.8 |
Fig. 3 Variation of heat transfer rate with time under different mesh numbers图3 不同网格数量下采热率随时间的变化 |
3 结果与讨论
3.1 抽注过程中流场与温度场
Fig. 4 Changes in heat transfer rate under two types of heat exchange methods图4 两种换热方式下采热率的变化 |
Fig. 5 Flow field during fluid pumping-out图5 抽水流场分布 |
Fig. 6 Flow field during fluid injection图6 注水流场分布 |
Fig. 7 Temperature field of the 6th cycle图7 第6个周期的温度场 |
Fig. 8 Temperature field of the 12th cycle图8 第12个周期的温度场 |
3.2 采热性能的影响因素
Fig. 9 Time-change of heat transfer rates with different fluid extraction and injection rates图9 不同抽注流量下采热率随时间的变化 |
Fig. 10 Average heat transfer rate versus number of cycles for processes of different fluid extraction and injection rates图10 不同抽注流量下平均采热率随周期数的变化 |
Fig. 11 Changes in heat transfer rate of different extraction and injection methods图11 不同抽注方式采热率的变化 |
Fig. 12 Changes in heat transfer rate under different extraction and injection time ratio图12 不同抽注时间比采热率的变化 |
Fig. 13 Variation of average heat transfer rate with time ratio图13 平均采热率随时间比的变化 |
Fig. 14 Changes in heat transfer rate under different cycle duration图14 不同周期时长下采热率的变化 |
Fig. 15 Variation of average heat transfer rate with cycle duration图15 平均采热率随周期时长的变化 |