陝西西安!第五期地熱數值模擬培訓:OpenGeoSys報名開啟

2021-02-13 地熱能在線

2020年9月29日~30日，地熱能在線將在陝西省西安市舉辦第五期地熱數值模擬培訓，本次課程案例以「取熱不取水」數值模擬輸出為主，包括淺層地埋管、中深層地源熱泵及乾熱巖開發等！

 關鍵詞 |地熱數值模擬 淺層地埋管 中深層地源熱泵 乾熱巖

共2636字 | 建議閱讀時間8分鐘

作者 | 地熱能在線

各相關單位：

近年，國內外落地了很多地熱相關的科研與應用項目，對地熱數值模擬方面人才的需求暴增。不管是深層乾熱巖開採研究、淺層地熱供暖製冷應用，還是地熱企業招聘、海外高校博士和博士後崗位招聘，都對地熱數值模擬方面人才表現出了強大的興趣。

地熱能在線定於2020年9月29日~30日在陝西西安召開「OpenGeoSys地熱數值模擬培訓」，培訓將邀請來自中國科學院的專家進行授課，授課專家承擔過多個地熱數值模擬項目，具有豐富的實戰經驗，對OpenGeoSys（後面簡稱「OGS」）的使用及應用有深入研究，長期從事深層、淺層地熱研究，曾在OGS軟體研發單位德國亥姆霍茲研究中心工作。

1、主辦單位：地熱能在線

2、協辦單位：陝西省煤田地質集團有限公司、自然資源部煤炭資源勘查與綜合利用重點實驗室

1、OGS軟體介紹

2、多孔介質流動數值模擬與OGS基本理論

3、OGS代碼編譯及數值模擬操作

4、前處理軟體Gina/GMSH介紹及使用技巧

5、後處理軟體PARAVIEW的使用入門

6、地熱供暖實例、乾熱巖開發實例及現場答疑

7、「地熱計算器」軟體原理及實例講解

本次課程案例以「取熱不取水」數值模擬輸出為主（圖1、圖2、圖3），包括淺層地埋管、中深層地源熱泵及乾熱巖開發等，具體課程內容安排見文末附件。

1、時間：2020年9月29日~30日（9月28日報到）

2、地點：自然資源部煤炭資源勘查與綜合利用重點實驗室會議室

3、地址：陝西省西安市文景路26號A（文景路與鳳城四路十字西南角）

參會人員培訓期間中餐和晚餐由培訓主辦方統一免費安排，住宿請自行安排。

培訓費用：3800元，繳費方式原則上只接受銀行轉帳，匯款時請註明「OGS培訓-姓名」，煩請留存匯款憑證。

聯繫地熱能在線官方微信好友號drnzx9527（圖4）獲取報名回執表、蓋章通知及匯款帳戶。

成功繳費報名人員請聯繫地熱能在線官方微信好友號drnzx9527獲取OGS軟體及安裝教程，培訓現場需自備win7~win10（32或64位）筆記本電腦。

OGS軟體是由德國亥姆霍茲研究中心開發，基於C++平臺實現的、面向對象的免費、開源程序工具包，其利用的基本原理是有限元方法；能夠模擬多孔和斷裂介質中單一或耦合的熱學-水力學-力學-化學過程（thermol-hydro-mechanical-chemical：THMC）（圖5）。尤其在地熱領域的應用擁有巨大的潛力。

圖5  OGS中水流場-溫度場-力學場-化學場等的耦合原理

1、淺層地熱能開發

以用於淺層地熱能開發的地源熱泵供暖系統為例，其原理為在深度一般不超過200m處安置地埋管，用低溫循環液體抽取地下熱量，再通過熱泵將水溫提升到合適的溫度來進行室內供暖。

地源熱泵系統主體分為地上的熱泵系統和地下的鑽孔換熱器兩部分。地下的鑽孔換熱器一般是以固井泥漿作為保護層包裹著液體運輸管道與外界土壤相連接（概念模型見圖6）。地源熱泵模型和其對周圍環境的響應均作為獨立的過程包含在OGS中。

OGS中的地源熱泵模塊可以用來預測地源熱泵長期工作時（圖7），管道內部流體的溫度變化，並能夠給出保護層及相鄰土壤的溫度變化，進而基於非線性迭代中內置的熱泵模型，可以計算出地源熱泵的性能係數（COP）和耗電量。

OGS可以很有效地模擬熱流固耦合情況下的溫度變化、水壓力變化和固體變形（圖8），從而可以被廣泛地應用到預測地熱開發導致的溫度變化對環境的影響之中。

（a）模型設置；（b）壓力的驗證；（c）位移的驗證；（d）溫度的驗證。

2、中深層地熱能開發

中深層地熱能的開發，以水熱型地熱能開發為主。實現水熱型地熱能的可持續開發，回灌是必由之路。它一方面可以維持熱儲壓力的穩定，另一方面能夠防止熱水對地表及淺層地下水體產生汙染。但是，如果回灌井布局不當，則會造成熱突破，即熱儲內水溫下降，降低熱田壽命，因此需要採用數值模擬技術，模擬不同採灌情景下熱儲的溫度與壓力響應。

OGS軟體可實現中深層地熱開發過程中的採灌井距優化、高溫熱田生產井和回灌井中的結垢模擬及深井換熱模擬（圖9、圖10、圖11、圖12）。

圖10  OGS模擬深井換熱系統長時間運行的溫度變化

3、深層乾熱巖型地熱能開發

深層地熱能的開發，尤其是通過壓裂的方式實現人工造儲，從而對乾熱巖進行開發利用是當前國際上地熱學研究的熱點之一。乾熱巖開發的經濟性對於壓裂後的單井出水量和水溫都有一定的要求，可以通過模擬不同情境下人造熱儲內的單井出水溫度和流量，進行對比分析以獲得最優開採方案。

OGS軟體可實現界面單元法模擬乾熱巖開發的水力壓裂過程和水巖相互作用下深部人造儲層滲透性的長期演化規律模擬（圖13、圖14）。

1、OGS系列程序介紹，開發歷史

2、OGS系列程序基本功能，應用領域

3、OGS系列程序基本模塊，應用特點

4、與其他軟體如Feflow、TOUGH2的對比

1、多組分、多相流動、溶質運移及熱量運移控制方程

2、積分有限元的優勢，無結構網格特點

3、空間建模原理、數值離散及求解

4、OGS的程序代碼及數值求解特點

5、數值模型調參及驗證，OGS自動調參基本原理

1、利用OGS可執行程序建模、輸入文件準備及結果可視化，如何利用tecplot繪圖，paraview等介紹

2、如何處理邊界及初始條件

3、利用OGS，基於一個地下水流動耦合熱傳導（HT模塊）的實例進行地熱建模及前後處理的全套操作

1、Gina/GMSH的使用優勢、特點及局限性

2、Gina/GMSH進行網格剖分的操作步驟及方法

3、利用Gina/GMSH進行複雜地質體建模

4、利用Gina/GMSH聯合OGS耦合建模

1、利用PARAVIEW進行計算結果的可視化

2、二維曲線圖繪圖實例

3、三維高級動畫功能詳解

4、PARAVIEW中各種filter的詳解及實用範例

5、基於PARAVIEW擴展與實現

1、地熱井採灌優化布局OGS模擬輸出

2、淺層地熱地埋管供暖實例中的OGS模擬輸出

3、中深層水熱型地熱供暖實例中的OGS模擬輸出

4、中深層地源熱泵地熱供暖實例中的OGS模擬輸出

5、國際乾熱巖開發實例中的OGS模擬輸出

6、「地熱計算器」軟體原理及實例講解

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