On the Feasibility of Deep Geothermal Wells Using Numerical Reservoir Simulation
本文研究了丹佛-朱尔斯伯格盆地基岩的热能提取潜力，重点关注不同地热井型的流动能力和热提取效率。具体比较了U形、V形、倾斜V形和管中管井型与增强型地热系统设置。通过数值模拟，评估了这些系统在不同运行场景和裂缝条件下的热特征。结果表明，尽管闭环系统提供了适度的温度增加，但增强型地热系统配置显示出高温提取的巨大潜力。这强调了在复杂地质环境中评估井型的重要性。本研究的认识有助于战略地热能源规划和开发，标志着地热技术的重大进展，并为未来的探索和优化奠定了基础。
CMG软件应用情况：
本研究使用了CMG公司的STARS 2022版软件来构建储层模型。该软件用于模拟不同地热井型的热特征，包括U形、V形、倾斜V形、管中管系统以及增强型地热系统（EGS）。通过设置详细的网格和定义岩石及流体的关键参数，如渗透率、孔隙度、热导率等，模拟了流体流动和传热过程。CMG-STARS软件的应用使得研究人员能够详细分析不同井型的热效率和发电潜力，为优化地热能提取策略提供了有力的工具。
结论：
本研究通过对多种地热井配置的数值模拟分析，得出以下结论：传统闭环地热系统（如管中管和U形设计）的热效果适中，而通过水力压裂和高导热材料注入的混合系统显著提高了U形模型的温差（∆T）值。增强型地热系统（EGS）配置，包括标准和倾斜EGS，在丹佛-朱尔斯伯格盆地深层和复杂储层中展示了卓越的热提取能力，适用于发电，其∆T值分别为+306°F和+285°F。研究结果表明，虽然EGS模型性能优越，但其实施需要谨慎考虑地质和技术挑战，以确保可持续的能源产出。
作者单位：
科罗拉多矿业学院石油工程系。
Abstract
This study examines the geothermal energy extraction potential from the basement rock within the Denver–Julesburg Basin, focusing on the flow performance and heat extraction efficiency of different geothermal well configurations. It specifically compares U-shaped, V-shaped, inclined V-shaped, and pipe-in-pipe configurations against enhanced geothermal system setups. Through numerical modeling, we evaluated the thermal behavior of these systems under various operational scenarios and fracture conditions. The results suggest that while closed-loop systems offer moderate temperature increases, Enhanced geothermal system configurations show substantial potential for high-temperature extraction. This underscores the importance of evaluating well configurations in complex geological settings. The insights from this study aid in strategic geothermal energy planning and development, marking significant advancements in geothermal technology and setting a foundation for future explorations and optimizations.
Keywords:
geothermal; hot dry rock; reservoir modeling; numerical simulation; closed-loop geothermal; enhanced geothermal system
