科學家提出動態地熱資源評價新方法

近日，我國科學家在地熱資源評價方法方面取得新進展。他們通過結合地下滲流數值模擬技術與高斯核密度估計方法，提出了動態地熱資源評價新方法。相關成果發表于《地熱學》（Geothermics）。

傳統的地熱資源評估方法，如美國地質調查局在20世紀70年代提出的體積法，雖然在早期項目評估中發揮了重要作用，但在處理地質不確定性和開采過程中的動態變化方面存在明顯不足。

該研究提出的新方法結合了數值模擬技術和高斯核密度估計（KDE）方法，不僅考慮了儲層的非均質性，還模擬了在儲層物性參數不確定性條件下的流體流動和熱量傳遞過程，為地熱資源的動態評估提供了一種新方法。其中，數值模擬是該方法的核心。

中國科學院廣州能源研究所聯合多家機構，通過模擬地熱儲層中的流體流動和熱量傳遞過程，該方法能夠精確地模擬地熱系統在實際操作中的響應。這包括了對儲層幾何結構的復雜性、流體流動的物理特性以及熱傳遞機制的綜合考慮。

在使用該方法進行動態資源評估過程中，采用了地下滲流數值模擬軟件Delft Advanced Research Terra Simulator（DARTS）。中國科學院廣州能源研究所博士后田小明為該軟件主要開發者之一。DARTS是一款基于有限體積法的多相多組分模擬器，集合了“基于算子的線性化方法”“約束壓力殘差法”等多種高效算法，有效整體提升數值模擬過程的計算效率。

為了量化評估過程中的不確定性，該研究引入了高斯KDE方法。該方法可以估算在特定條件下（如熱突破閾值、固定儲層壽命和目標熱量產出）的概率密度函數，不僅提高了對地熱儲層復雜性的理解，還為資源評估提供了更可靠的概率分布。

研究人員通過在一系列簡單均質模型和復雜非均質模型中的應用，展示了新評估方法的有效性。結果表明，增加生產井和注入井之間的距離，可以有效延長儲層的使用壽命、提高最終生產井的溫度，并增加能量產出。

該研究還發現，垂直于高滲透性河道進行地熱對井的布置可提高儲層的產能，從而優化井位布局策略。

相關論文信息：https://doi.org/10.1016/j.geothermics.2024.103017