科学家提出动态地热资源评价新方法

近日，我国科学家在地热资源评价方法方面取得新进展。他们通过结合地下渗流数值模拟技术与高斯核密度估计方法，提出了动态地热资源评价新方法。相关成果发表于《地热学》（Geothermics）。

传统的地热资源评估方法，如美国地质调查局在20世纪70年代提出的体积法，虽然在早期项目评估中发挥了重要作用，但在处理地质不确定性和开采过程中的动态变化方面存在明显不足。

该研究提出的新方法结合了数值模拟技术和高斯核密度估计（KDE）方法，不仅考虑了储层的非均质性，还模拟了在储层物性参数不确定性条件下的流体流动和热量传递过程，为地热资源的动态评估提供了一种新方法。其中，数值模拟是该方法的核心。

中国科学院广州能源研究所联合多家机构，通过模拟地热储层中的流体流动和热量传递过程，该方法能够精确地模拟地热系统在实际操作中的响应。这包括了对储层几何结构的复杂性、流体流动的物理特性以及热传递机制的综合考虑。

在使用该方法进行动态资源评估过程中，采用了地下渗流数值模拟软件Delft Advanced Research Terra Simulator（DARTS）。中国科学院广州能源研究所博士后田小明为该软件主要开发者之一。DARTS是一款基于有限体积法的多相多组分模拟器，集合了“基于算子的线性化方法”“约束压力残差法”等多种高效算法，有效整体提升数值模拟过程的计算效率。

为了量化评估过程中的不确定性，该研究引入了高斯KDE方法。该方法可以估算在特定条件下（如热突破阈值、固定储层寿命和目标热量产出）的概率密度函数，不仅提高了对地热储层复杂性的理解，还为资源评估提供了更可靠的概率分布。

研究人员通过在一系列简单均质模型和复杂非均质模型中的应用，展示了新评估方法的有效性。结果表明，增加生产井和注入井之间的距离，可以有效延长储层的使用寿命、提高最终生产井的温度，并增加能量产出。

该研究还发现，垂直于高渗透性河道进行地热对井的布置可提高储层的产能，从而优化井位布局策略。

相关论文信息：https://doi.org/10.1016/j.geothermics.2024.103017