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油田区地热发电工程基础与应用
作者：李克文，张金川，贾霖 著
出版社：科学出版社
出版时间：2022-12-01
ISBN：9787030739872
定价：¥198.00
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内容简介
《油田区地热发电工程基础与应用=Engineering Fundamentals and Applications of Geothermal Power Generation in Oilfield Areas》主要介绍与油田区地热发电工程有关的基础知识及相关的实用技术，包括与热储有关的基本概念，常规地热资源及油田区地热资源的评价方法，油田区地热开发的数值模拟，油田区热储温度的变化规律，提高油田区地热流体温度的原油裂解与亚燃烧技术、地热发电方法与技术，油田区地热发电的优势及地热发电成本与效率分析等。《油田区地热发电工程基础与应用=Engineering Fundamentals and Applications of Geothermal Power Generation in Oilfield Areas》内容丰富，既有油田区地热发电工程的基础知识，又有相应的工程知识与先进的中低温地热发电实用技术，包括热伏（半导体温差）发电技术的基本原理与现场先导性应用实例；既有国内外的*新进展，又有作者及其团队多年的研究成果。
作者简介
暂缺《油田区地热发电工程基础与应用》作者简介
目录
目录
前言
第1章 绪论 1
第2章 地热工程基础及常用基本概念 4
2.1 简介 4
2.2 岩石与流体的基本概念 4
2.2.1 孔隙度 4
2.2.2 润湿性 5
2.2.3 毛管压力 7
2.2.4 相对渗透率 8
2.2.5 双重介质 9
2.3 热储的基本概念 10
2.3.1 水热型地热资源 10
2.3.2 干热型地热资源 11
2.3.3 增强型地热系统 13
2.3.4 传导型地热系统 13
2.3.5 对流型地热系统 14
2.3.6 地热温标 14
2.3.7 地表地热显示 16
2.3.8 地热异常（区） 16
2.4小结 19
参考文献 19
第3章 主要油田区热储温度的变化规律和地热资源量 21
3.1 简介 21
3.2 原始地层（热储）温度的影响因素 21
3.2.1 地壳厚度 22
3.2.2 断层与裂缝 22
3.2.3 基底起伏 22
3.2.4 盖层 23
3.2.5 岩浆活动 23
3.2.6 岩性 24
3.2.7 岩石放射性 24
3.3 原始地层温度的预测方法 24
3.3.1 地热温标法 24
3.3.2 钻孔测温法 25
3.3.3 Lachenbruch和Brewer方法 26
3.3.4 Horner方法及其改进方法 27
3.4 中国主要油田区储层温度的变化规律与热储特征 29
3.4.1 华北油田 29
3.4.2 大庆油田 33
3.4.3 辽河油田 35
3.4.4 胜利油田 37
3.4.5 中国主要盆地的地温梯度 40
3.4.6 中国主要油田的地热资源 42
3.5小结 43
参考文献 43
第4章 地热资源评价方法 45
4.1 前言 45
4.2 地热资源的计算与评价方法 45
4.2.1 地热资源量计算 47
4.2.2 地热水资源计算 53
4.2.3 地热资源评价方法的优缺点分析 55
4.3 油田伴生地热资源的计算方法改进 56
4.3.1 计算方法1（常规地热田标准方法） 57
4.3.2 计算方法2（油田伴生地热：考虑油气水饱和度） 57
4.3.3 计算方法3（油田伴生地热：考虑油气水饱和度及其变化） 57
4.3.4 地热资源量计算结果及评价 58
4.4 地热资源评价软件 61
4.5 小结 64
参考文献 65
第5章 地热开发的数值模拟 66
5.1 简介 66
5.2 数值模拟基本理论与常用软件 66
5.2.1 连续介质假设 66
5.2.2 流动方程 69
5.2.3 热量运移方程及温度场控制方程 72
5.2.4 常用数值模拟软件 75
5.3 数值模拟过程与方法 76
5.3.1 数值模拟过程与步骤 76
5.3.2 地质概念模型和网格设计 77
5.3.3 参数赋值 79
5.3.4 边界配置 81
5.3.5 数值模拟的一些注意事项 81
5.4 不需要输入相对渗透率实验数据的数值模拟方法 83
5.4.1 数值模拟的不确定性和存在的问题 83
5.4.2 利用毛管压力计算相对渗透率的方法 83
5.4.3 不需要输入相对渗透率实验数据的数值模拟方法及验证 85
5.4.4 饱和度函数输入方法分析与讨论 88
5.5 热储数值模拟实例 90
5.5.1 留北区块油田伴生地热数值模拟的目的和任务 90
5.5.2 数值模拟方案的设置 92
5.5.3 生产数据及井温等数据的历史拟合 93
5.5.4 数值模拟结果 95
5.6 小结 97
参考文献 97
第6章 亚燃烧理论与技术 99
6.1 简介 99
6.2 火烧油层提高采收率的基本原理 101
6.2.1 火烧油层方法的基本概念 101
6.2.2 催化裂解的三个反应阶段 102
6.2.3 催化剂的作用 102
6.3 亚燃烧的基本原理 103
6.3.1 亚燃烧方法的基本概念 103
6.3.2 亚燃烧的机理 103
6.4 高压注空气的燃烧实验 105
6.4.1 高压注空气燃烧实验装置 105
6.4.2 催化剂对不同原油的催化裂解作用 107
6.4.3 催化剂和高岭土协同作用下的催化裂解效果 109
6.4.4 催化剂加入方式的对比实验 112
6.5 微波辅助加热的亚燃烧实验 114
6.5.1 微波辅助加热的原理与优势 115
6.5.2 微波辅助加热提高原油采收率的研究概况 116
6.5.3 微波辅助稠油裂解降黏的实验装置与实验步骤 118
6.5.4 催化剂种类对微波辅助稠油裂解降黏效果的影响 119
6.5.5 微波辅助稠油裂解降黏的规律与机理 123
6.6小结 125
参考文献 126
第7章 储层改造技术的理论基础 128
7.1 简介 128
7.2 热储岩石力学与水力压裂裂缝扩展 129
7.2.1 地应力对水力压裂的影响 130
7.2.2 储层岩石变形对水力压裂裂缝的影响 132
7.2.3 水力压裂裂缝扩展方式对地热开发的影响 135
7.2.4 温度对岩石力学性质的影响 139
7.3 热储压裂液 141
7.4 压裂裂缝单层支撑剂嵌入理论 142
7.4.1 闭合压力对单侧缝宽减小量的影响 143
7.4.2 支撑剂直径对单侧缝宽减小量的影响 144
7.4.3 支撑剂弹性模量对单侧缝宽减小量的影响 144
7.4.4 储层弹性模量对单侧缝宽减小量的影响 145
7.4.5 弹性模量差对单侧缝宽减小量的影响 146
7.5 支撑剂挤压变形理论 149
7.6 压裂裂缝多层支撑剂嵌入理论 151
7.6.1 支撑剂嵌入深度理论计算 151
7.6.2 支撑剂嵌入量实验拟合 152
7.7 考虑支撑剂变形和嵌入的裂缝导流能力理论 156
7.7.1 裂缝导流能力理论计算 156
7.7.2 裂缝导流能力实验拟合 161
7.8 小结 164
参考文献 164
第8章 油热电联产理论与方法 167
8.1 简介 167
8.2 油热电联产理论 168
8.2.1 油热电联产的基本概念 168
8.2.2 油田区开发利用地热的优势 169
8.2.3 油热电联产的基本理论 170
8.2.4 原油生产与地热开发的异同 171
8.3 提高产能的方法与措施 171
8.3.1 压裂提液方法 172
8.3.2 压裂提液对产液量的影响 174
8.3.3 压裂提液对产液温度的影响 175
8.4 油热电联产技术的产能分析 176
8.4.1 曙光油田的地质背景 177
8.4.2 油热电联产的产能计算 177
8.4.3 油热电联产的产能分析 177
8.5 油热电联产方法与综合利用 179
8.5.1 油热电联产流程 179
8.5.2 油井改造成油热电联产井技术 182
8.5.3 热能的梯级与综合利用 183
8.6 油热电联产过程的数值模拟 184
8.6.1 高压注空气数值模拟的数值模型 184
8.6.2 井筒换热模型的描述 185
8.6.3 油热电联产中生产井的模型 188
8.6.4 油热电联产过程中的温度变化规律 190
8.7 油热电联产过程中热伏发电的设计与应用 197
8.7.1 油管结构的改进与热伏发电装置的安装方式 198
8.7.2 油管外壁热伏发电装置的温度与电压分布 200
8.7.3 井下换热热伏发电一体化系统的发电功率 206
8.8 小结 207
参考文献 207
第9章 地热发电方法与技术 210
9.1 简介 210
9.1.1 概述 210
9.1.2 地热发电现状 211
9.1.3 中低温地热发电的可行性 215
9.2 常规地热发电方法与技术 216
9.2.1 干蒸汽发电 216
9.2.2 闪蒸发电 217
9.2.3 双工质发电 220
9.2.4 全流发电 222
9.2.5 复合发电 223
9.3 热伏发电原理 224
9.3.1 热伏发电的基本概念 224
9.3.2 塞贝克效应 225
9.3.3 佩尔捷效应 229
9.3.4 汤姆孙效应 232
9.3.5 热电效应的相互关系：开尔文定律 233
9.3.6 三种热电效应的应用情况 234
9.4 热伏发电芯片的结构与数值模拟 235
9.4.1 热伏发电芯片的结构 235
9.4.2 芯片的数值模拟 236
9.4.3 热伏发电芯片的实验测试 238
9.4.4 数值模拟结果的验证与边界条件的确定 239
9.4.5 芯片电压、功率的敏感性分析 240
9.4.6 新型热伏发电芯片 244
9.5 热伏发电系统 246
9.5.1 热伏发电系统的结构与测试装置 246
9.5.2 热伏发电系统的实验测试 247
9.5.3 热伏发电系统的现场应用 248
9.6 热伏发电技术与其他发电技术的比较 251
9.6.1 与传统汽轮机发电技术相比，热伏发电技术的优点 251
9.6.2 与光伏和风力发电技术相比，热伏发电技术的优点 252
9.6.3 热伏发电技术的缺点 252
9.7 小结 252
参考文献 253
前言
第1章 绪论 1
第2章 地热工程基础及常用基本概念 4
2.1 简介 4
2.2 岩石与流体的基本概念 4
2.2.1 孔隙度 4
2.2.2 润湿性 5
2.2.3 毛管压力 7
2.2.4 相对渗透率 8
2.2.5 双重介质 9
2.3 热储的基本概念 10
2.3.1 水热型地热资源 10
2.3.2 干热型地热资源 11
2.3.3 增强型地热系统 13
2.3.4 传导型地热系统 13
2.3.5 对流型地热系统 14
2.3.6 地热温标 14
2.3.7 地表地热显示 16
2.3.8 地热异常（区） 16
2.4小结 19
参考文献 19
第3章 主要油田区热储温度的变化规律和地热资源量 21
3.1 简介 21
3.2 原始地层（热储）温度的影响因素 21
3.2.1 地壳厚度 22
3.2.2 断层与裂缝 22
3.2.3 基底起伏 22
3.2.4 盖层 23
3.2.5 岩浆活动 23
3.2.6 岩性 24
3.2.7 岩石放射性 24
3.3 原始地层温度的预测方法 24
3.3.1 地热温标法 24
3.3.2 钻孔测温法 25
3.3.3 Lachenbruch和Brewer方法 26
3.3.4 Horner方法及其改进方法 27
3.4 中国主要油田区储层温度的变化规律与热储特征 29
3.4.1 华北油田 29
3.4.2 大庆油田 33
3.4.3 辽河油田 35
3.4.4 胜利油田 37
3.4.5 中国主要盆地的地温梯度 40
3.4.6 中国主要油田的地热资源 42
3.5小结 43
参考文献 43
第4章 地热资源评价方法 45
4.1 前言 45
4.2 地热资源的计算与评价方法 45
4.2.1 地热资源量计算 47
4.2.2 地热水资源计算 53
4.2.3 地热资源评价方法的优缺点分析 55
4.3 油田伴生地热资源的计算方法改进 56
4.3.1 计算方法1（常规地热田标准方法） 57
4.3.2 计算方法2（油田伴生地热：考虑油气水饱和度） 57
4.3.3 计算方法3（油田伴生地热：考虑油气水饱和度及其变化） 57
4.3.4 地热资源量计算结果及评价 58
4.4 地热资源评价软件 61
4.5 小结 64
参考文献 65
第5章 地热开发的数值模拟 66
5.1 简介 66
5.2 数值模拟基本理论与常用软件 66
5.2.1 连续介质假设 66
5.2.2 流动方程 69
5.2.3 热量运移方程及温度场控制方程 72
5.2.4 常用数值模拟软件 75
5.3 数值模拟过程与方法 76
5.3.1 数值模拟过程与步骤 76
5.3.2 地质概念模型和网格设计 77
5.3.3 参数赋值 79
5.3.4 边界配置 81
5.3.5 数值模拟的一些注意事项 81
5.4 不需要输入相对渗透率实验数据的数值模拟方法 83
5.4.1 数值模拟的不确定性和存在的问题 83
5.4.2 利用毛管压力计算相对渗透率的方法 83
5.4.3 不需要输入相对渗透率实验数据的数值模拟方法及验证 85
5.4.4 饱和度函数输入方法分析与讨论 88
5.5 热储数值模拟实例 90
5.5.1 留北区块油田伴生地热数值模拟的目的和任务 90
5.5.2 数值模拟方案的设置 92
5.5.3 生产数据及井温等数据的历史拟合 93
5.5.4 数值模拟结果 95
5.6 小结 97
参考文献 97
第6章 亚燃烧理论与技术 99
6.1 简介 99
6.2 火烧油层提高采收率的基本原理 101
6.2.1 火烧油层方法的基本概念 101
6.2.2 催化裂解的三个反应阶段 102
6.2.3 催化剂的作用 102
6.3 亚燃烧的基本原理 103
6.3.1 亚燃烧方法的基本概念 103
6.3.2 亚燃烧的机理 103
6.4 高压注空气的燃烧实验 105
6.4.1 高压注空气燃烧实验装置 105
6.4.2 催化剂对不同原油的催化裂解作用 107
6.4.3 催化剂和高岭土协同作用下的催化裂解效果 109
6.4.4 催化剂加入方式的对比实验 112
6.5 微波辅助加热的亚燃烧实验 114
6.5.1 微波辅助加热的原理与优势 115
6.5.2 微波辅助加热提高原油采收率的研究概况 116
6.5.3 微波辅助稠油裂解降黏的实验装置与实验步骤 118
6.5.4 催化剂种类对微波辅助稠油裂解降黏效果的影响 119
6.5.5 微波辅助稠油裂解降黏的规律与机理 123
6.6小结 125
参考文献 126
第7章 储层改造技术的理论基础 128
7.1 简介 128
7.2 热储岩石力学与水力压裂裂缝扩展 129
7.2.1 地应力对水力压裂的影响 130
7.2.2 储层岩石变形对水力压裂裂缝的影响 132
7.2.3 水力压裂裂缝扩展方式对地热开发的影响 135
7.2.4 温度对岩石力学性质的影响 139
7.3 热储压裂液 141
7.4 压裂裂缝单层支撑剂嵌入理论 142
7.4.1 闭合压力对单侧缝宽减小量的影响 143
7.4.2 支撑剂直径对单侧缝宽减小量的影响 144
7.4.3 支撑剂弹性模量对单侧缝宽减小量的影响 144
7.4.4 储层弹性模量对单侧缝宽减小量的影响 145
7.4.5 弹性模量差对单侧缝宽减小量的影响 146
7.5 支撑剂挤压变形理论 149
7.6 压裂裂缝多层支撑剂嵌入理论 151
7.6.1 支撑剂嵌入深度理论计算 151
7.6.2 支撑剂嵌入量实验拟合 152
7.7 考虑支撑剂变形和嵌入的裂缝导流能力理论 156
7.7.1 裂缝导流能力理论计算 156
7.7.2 裂缝导流能力实验拟合 161
7.8 小结 164
参考文献 164
第8章 油热电联产理论与方法 167
8.1 简介 167
8.2 油热电联产理论 168
8.2.1 油热电联产的基本概念 168
8.2.2 油田区开发利用地热的优势 169
8.2.3 油热电联产的基本理论 170
8.2.4 原油生产与地热开发的异同 171
8.3 提高产能的方法与措施 171
8.3.1 压裂提液方法 172
8.3.2 压裂提液对产液量的影响 174
8.3.3 压裂提液对产液温度的影响 175
8.4 油热电联产技术的产能分析 176
8.4.1 曙光油田的地质背景 177
8.4.2 油热电联产的产能计算 177
8.4.3 油热电联产的产能分析 177
8.5 油热电联产方法与综合利用 179
8.5.1 油热电联产流程 179
8.5.2 油井改造成油热电联产井技术 182
8.5.3 热能的梯级与综合利用 183
8.6 油热电联产过程的数值模拟 184
8.6.1 高压注空气数值模拟的数值模型 184
8.6.2 井筒换热模型的描述 185
8.6.3 油热电联产中生产井的模型 188
8.6.4 油热电联产过程中的温度变化规律 190
8.7 油热电联产过程中热伏发电的设计与应用 197
8.7.1 油管结构的改进与热伏发电装置的安装方式 198
8.7.2 油管外壁热伏发电装置的温度与电压分布 200
8.7.3 井下换热热伏发电一体化系统的发电功率 206
8.8 小结 207
参考文献 207
第9章 地热发电方法与技术 210
9.1 简介 210
9.1.1 概述 210
9.1.2 地热发电现状 211
9.1.3 中低温地热发电的可行性 215
9.2 常规地热发电方法与技术 216
9.2.1 干蒸汽发电 216
9.2.2 闪蒸发电 217
9.2.3 双工质发电 220
9.2.4 全流发电 222
9.2.5 复合发电 223
9.3 热伏发电原理 224
9.3.1 热伏发电的基本概念 224
9.3.2 塞贝克效应 225
9.3.3 佩尔捷效应 229
9.3.4 汤姆孙效应 232
9.3.5 热电效应的相互关系：开尔文定律 233
9.3.6 三种热电效应的应用情况 234
9.4 热伏发电芯片的结构与数值模拟 235
9.4.1 热伏发电芯片的结构 235
9.4.2 芯片的数值模拟 236
9.4.3 热伏发电芯片的实验测试 238
9.4.4 数值模拟结果的验证与边界条件的确定 239
9.4.5 芯片电压、功率的敏感性分析 240
9.4.6 新型热伏发电芯片 244
9.5 热伏发电系统 246
9.5.1 热伏发电系统的结构与测试装置 246
9.5.2 热伏发电系统的实验测试 247
9.5.3 热伏发电系统的现场应用 248
9.6 热伏发电技术与其他发电技术的比较 251
9.6.1 与传统汽轮机发电技术相比，热伏发电技术的优点 251
9.6.2 与光伏和风力发电技术相比，热伏发电技术的优点 252
9.6.3 热伏发电技术的缺点 252
9.7 小结 252
参考文献 253
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