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CFD-DEM耦合的干热岩人工裂隙内暂堵剂运移规律研究
CFD-DEM耦合的干热岩人工裂隙内暂堵剂运移规律研究
摘要：
干热岩作为一种重要的地热能源形式，具有巨大的潜力和广阔的应用前景。人工裂隙的构建和控制是开发干热岩地热能源的关键技术之一。为了提高干热岩水力裂隙增强效果，暂堵剂的使用在干热岩井开发过程中被广泛应用。然而，暂堵剂在裂隙中的运移规律尚不清楚，这对于提高裂隙封堵效果具有重要意义。本研究借助CFD-DEM耦合模拟方法，对干热岩人工裂隙中暂堵剂的运移规律进行了深入研究。
关键词：人工裂隙；干热岩；暂堵剂；CFD-DEM耦合；运移规律
1.引言
干热岩是一种体积巨大的热储层，具有高温高压、稳定性好等特点。人工裂隙作为干热岩开发中的关键技术之一，能够显著改善岩石的水力导流性能，提高干热岩热能的开发利用效率。然而，由于岩石本身的渗透性较差，人工裂隙的封堵效果往往不理想。因此，在干热岩开发过程中，经常需要使用暂堵剂来提高裂隙的封堵效果。
2.暂堵剂的基本特性
暂堵剂是一种能够在裂隙中形成封堵物质的材料，其基本特性包括颗粒度、形态和粘性等。在人工裂隙中，暂堵剂的运移规律直接影响着其封堵效果。目前，国内外学者已经研究了暂堵剂的流变行为、渗流特性及封堵物质的形成机制等方面的问题。然而，对于暂堵剂在裂隙中的运移规律研究相对较少。因此，本文将借助CFD-DEM耦合模拟方法对该问题进行深入研究。
3.CFD-DEM耦合模拟方法
CFD-DEM耦合模拟方法结合了计算流体动力学（CFD）和离散元（DEM）方法，能够较为准确地模拟多相介质的流动行为。在本研究中，我们将使用该方法模拟暂堵剂在人工裂隙中的运移规律。具体步骤包括建立裂隙几何模型、设定边界条件和材料参数、求解流动方程和离散元方程等。
4.数值模拟结果与分析
通过CFD-DEM耦合模拟方法，我们得到了暂堵剂在人工裂隙中的运移轨迹和速度分布图。结果显示，暂堵剂在裂隙中的运移规律与其粒径、形态和粘性等特性密切相关。较大粒径和粘性较高的暂堵剂更容易沉积在裂隙边缘，形成较好的封堵效果。此外，封堵剂的运移速度与流体速度和裂隙宽度等因素有关。
5.结论与展望
本研究通过CFD-DEM耦合模拟方法，深入研究了干热岩人工裂隙中暂堵剂的运移规律。研究结果对于提高裂隙封堵效果具有重要意义。未来的研究可以考虑进一步探究暂堵剂与岩石表面相互作用的机理，并通过实验验证数值模拟结果。
参考文献：
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