应用柱热源法的热响应测试评估改进
来源:    发布时间: 2011-10-19 10:12   1238 次浏览   大小:  16px  14px  12px
应用柱热源法的热响应测试评估改进

热响应测试或地热响应测试(TRT或GRT)是一种调查钻入软岩或硬岩的地埋管换热器(BHE)热物性的野外方法(图1)。利用热响应测试,以稳态推动将热能注入地埋管换热器。地埋管换热器一般包含一个或多个高密度聚乙烯换热器管环路,其中载热流体以固定流量泵入循环中。热响应测试设备的加热器用固定功率对流体进行加热。连续测量出、入口温度以及循环体积流量。工作流体通过井筒完成进入地层的热传输机理是传导。评估这些数据发现由地层和地埋管换热器构造本身引起的热损失。获得热损失就补齐了整个钻进深度的完整数据。通常不利用单层地层的测量。热响应测试方法不同于新开发的改进型地热响应测试方法(eGRT),改进型热响应测试只需有地埋管换热器而没有设备需要,经济上可行且非常有效。

 


 
图1 用于测量整个钻孔深度的平均热导率的热响应测试结构。图给出了大致的地质情况


    热响应测试的标准应用是收集有关较大的地埋管换热器场地的设计和模型过程的数据。此外,利用热响应测试可以对建立地埋管换热器的技术完备性进行评估。常规评估(用线热源法)要求测试持续时间一般超过50h,获得准稳态热流的条件。因为评估为非稳定状态,可应用柱热源理论提高评估的精度,减少测试的持续时间(以及费用)。今后地热响应测试方法的影响会增加,因为需要评估已装有地埋管换热器的房地产行业。对房产交易中的地埋管换热器场地进行检查,是地热应该关注的一部分。热响应测试得到的温度图说明了注入的热能和岩土热物性之间的关系。按照传统根据简化的线热源理论确定岩石参数(Hellström,1991)。Kelvin(1860/61)在把埋藏的电线线路的热传导到土壤的理论中提出了他的线热源概念。Ingersoll 和Plass(1948)对单U型地埋管换热器,把Kelvin的理论与热动力相联系,并提出了数学模型。而线热源的数学模型基于无限小的线热源(Carslaw & Jaeger,1959)。另一方面,简化需要根据地埋管换热器的几何形状和条件进行曲线拟合。关于地埋管换热器,线热源方程式的稳态解析解的一些假设如下:

得到的地下温度由入口和出口计算得到的流体平均温度替代。
从钻孔资料或评估获得热响应测试前地层未受扰动的温度。
测试距离确定等于地埋管换热器的半径。
引入流体与孔壁之间的导热热阻。
有效热导率为在钻孔总深度上的平均值,和热扩散率一样。
 

博评网