Numerical Simulation of Geothermal Energy Production in Estevan Area Using Water and CO2 as Working Fluids
地热能是一种有前景的清洁可再生资源，全球广泛可用。Estevan地区已被证实具有可以用于供暖和发电的地热资源。水是提取地热能最常用的工作流体，然而基于水的地热系统可能会引起问题，如水损失和诱发地震。最近，二氧化碳作为一种替代注入剂吸引了更多的兴趣，以探索地热能，因为它具有高流动性、热性能，以及额外的二氧化碳封存好处。
在这项研究中，基于Estevan地区的地质和储层信息，使用CMG软件建立了一个实际的基础数值模型，通过注入水和二氧化碳来模拟地热能开发过程。结果表明，在特定条件下，CO2羽流地热（CPG）系统比基于水的地热系统更有效。CPG系统的热提取率是水基地热系统的2.5倍。此外，本研究还模拟了共轴闭环方法用于地热能提取。与开环地热能回收方法相比，闭环地热系统不受储层流体流动或渗透性变化的显著影响，因为储层温度保持相对稳定。
本研究模拟了在埃斯特万地区使用共轴闭环系统提取地热能，并将所得结果与基础开放模型进行比较。结果表明，开环系统具有更好的热回收性能，因为相关的热传递过程包括热传导和对流，而对闭环地热系统来说，热传导是热传递的主要机制。然而，闭环方法避免了工作流体与周围地层的直接相互作用，最小化了诱发地震，这导致更少的环境干扰，并可能提供更稳定的地下热生成。总之，本研究的结果和结论为Estevan地区CPG和水基系统的最优设计和可行性调查提供了更深入的理解。
CMG软件应用情况：
CMG-STARS用于模拟地下热提取过程。研究中建立了一个4200米×4340米×500米尺寸的三维地质储层模型，并将其离散化为60×62×10的网格。模型考虑了储层压力和温度，以及岩石的密度和热导率等参数。CMG-STARS还用于模拟使用二氧化碳作为工作流体的地热能提取过程，通过与Pruess的研究结果进行对比，验证了模型的准确性。此外，CMG软件还用于敏感性分析，评估了不同参数如渗透层、储层温度梯度、注入温度、井间距和储层渗透性对地热能提取性能的影响。
作者单位：
里贾纳大学石油系统工程系
