摘要
引言：高效的地热能提取有望显著缓解化石能源的短缺问题，但提取效率低下以及对提取机制的理解不足仍然是阻碍其大规模应用的关键瓶颈。方法：本研究基于地质储层的基本物理特性，开发了一个流体-固体耦合的数值模型，系统地分析了地热系统的能量提取特性。同时，研究了关键地质因素对地热储层内流体流动行为的影响。此外，还利用分子动力学模拟阐明了驱动流体促进地热能提取的微观机制。结果：通过与以往研究中的基准数据对比，验证了热液-机械（THM）数值模型的有效性，该模型与地热能提取性能的高度一致性得到了验证。模型进一步表明，在提取过程中，地热储层中的热传递特征表现为明显的“舌入”等温线模式。讨论：与较高初始温度相比，较低初始温度下的驱动流体能够更快地提取地热能，且随着注入温度的降低，“舌入”现象更加明显。此外，增加注入压力可以显著提高地热能提取效率；然而，减小压力差会显著抑制“舌入”模式的发展并降低储层渗透率。另外，作为热驱动流体的水比纯水具有更高的热提取效率，同时对地热储层渗透率的变化具有更强的调节作用。结论：热液-机械（THM）数值模型得到的模拟结果为地热储层的高效开发提供了基础数据，相关分析为选择适合具有不同地质特征储层的驱动流体提供了宝贵的见解。
