Výpočetní modely hydraulického štěpení při získávání geotermální energie
| školitel: | prof. Ing. Jiří Mikyška, Ph.D. |
| e-mail: | zobrazit e-mail |
| typ práce: | dizertační práce |
| zaměření: | MI_MM |
| klíčová slova: | získávání geotermální energie;hydraulické štěpení;metoda konečných prvků;metoda fázového pole;termoporoelasticita |
| popis: | Metoda hydraulického štěpení byla původně vyvinuta pro zvýšení výtěžnosti ropy nebo břidličného plynu v málo propustných horninových masivech. Injektáží vody pod vysokým tlakem dochází k rozpukání horninového masivu, což usnadňuje transport uhlovodíků podél puklin. K frakování se používá nejčastěji voda, lze však použít i oxid uhličitý, který v porovnání s vodou dosahuje vyšší hustoty sítě puklin. Vyšší hustotu puklinové sítě a vyšší styčnou plochu mezi puklinami a horninovým prostředím lze s výhodou využít při získávání tepelné energie z geotermálních zdrojů. Porozumění procesům probíhajícím v geotermálních rezervoárech při hydraulickém štěpení je tedy nutnou podmínkou pro efektivní využití těchto zdrojů. Projekt je zaměřen na matematické modelování vzájemně provázaných procesů proudění tekutin v porézním a puklinovém prostředí, transportu tepla a poroelastických změn horninového masivu. Matematické modelování vychází ze základních principů mechaniky tekutin a termodynamiky kontinua a přibližného řešení příslušných parciálních diferenciálních rovnic pokročilými numerickými metodami. |
| literatura: | [1] Firoozabadi, A., Feng, YX, Phase-field Simulation of Hydraulic Fracturing by CO2 and Water with Consideration of Thermoporoelasticity, Rock Mechanics and Rock Engineering, 56 (10) , pp.7333-7355, Oct 2023. [2] Bongole, K., Sun, Z., Yao, J., Mehmood, A., Yueying, W., Mboje, J., and Xin, Y., Multifracture response to supercritical CO2-EGS and water-EGS based on thermo-hydro-mechanical coupling method., International Journal of Energy Research, 43(13), 7173-7196. doi:https://doi.org/10.1002/er.4743, 2019. [3] Pruess, K., Enhanced geothermal systems (EGS) using CO2 as working fluid: A novel approach for generating renewable energy with simultaneous sequestration of carbon, GEOTHERMICS, 35 (4) , pp.351-367, Aug 2006. [4] Feng, Y., Haugen, K., and Firoozabadi, A., Phase-Field Simulation of Hydraulic Fracturing by CO2, Water and Nitrogen in 2D and Comparison With Laboratory Data, Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 126(11), e2021JB022509. doi:https://doi.org/10.1029/2021JB022509, 2021. [5] Al Shafloot, T., Kim, T. W., and Kovscek, A. R., Investigating fracture propagation characteristics in shale using sc-CO2 and water with the aid of X-ray Computed Tomography, Journal of Natural Gas Science and Engineering, 92. doi:10.1016/j.jngse.2020.103736, 2021. [6] Li, X., Feng, Z., Han, G., Elsworth, D., Marone, C., Saffer, D., and Cheon, D.-S., Breakdown pressure and fracture surface morphology of hydraulic fracturing in shale with H2O, CO2 and N2, Geomechanics and Geophysics for Geo-Energy and Geo-Resources, 2(2), 63-76, doi:10.1007/s40948-016-0022-6, 2016. [7] Thomas, L., Tang, H., Kalyon, D. M., Aktas, S., Arthur, J. D., Blotevogel, J., et al., Toward better hydraulic fracturing fluids and their application in energy production: A review of sustainable technologies and reduction of potential environmental impacts. Journal of Petroleum Science and Engineering, 173, 793–803. https://doi.org/10.1016/j.petrol.2018.09.056, 2019. [8] Middleton, R. S., Carey, J. W., Currier, R. P., Hyman, J. D., Kang, Q., Karra, S., et al., Shale gas and nonaqueous fracturing fluids: Opportunities and challenges for supercritical CO2. Applied Energy, 147, 500–509. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2015.03.023, 2015. |
| naposledy změněno: | 14.04.2025 13:50:20 |
za obsah této stránky zodpovídá:
Ľubomíra Dvořáková | naposledy změněno: 12.9.2011