地熱能是一種儲量豐富、分布較廣、穩(wěn)定可靠的可再生能源。大力開發(fā)利用地熱能，對深入貫徹國家生態(tài)文明思想，落實碳達峰、碳中和目標具有重要意義。雖然我國地熱供暖已世界第一，但是在地熱高質(zhì)量利用的中高溫地熱發(fā)電方面仍然存在諸多需要解決的問題，其中井筒結(jié)垢影響地熱開發(fā)是非常突出的問題之一。高溫地熱井筒結(jié)垢從物理過程上涉及到井筒水氣兩相相變流動、結(jié)垢物過飽和析出的水文地球化學(xué)反應(yīng)及固體在井筒壁上的粘附等多個過程。

　　為此，中國科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所科研人員首先基于質(zhì)量、動量和能量守恒方程，并聯(lián)合水氣速度差模型（漂移流模型）建立了含CO₂的高溫流體由井底到井口相變流動過程的定量評價模型，然后建立了井筒中的水-氣-結(jié)垢物的反應(yīng)溶質(zhì)運移模型和固體在井筒壁上的吸附模型，并在國際知名軟件TOUGHREACT框架內(nèi)開發(fā)了相關(guān)的計算模塊和軟件，可以評價高溫地熱井筒結(jié)垢類型、位置和速率，為防垢除垢提供重要支撐。該模塊已經(jīng)成功用于評價西藏典型高溫地熱井的結(jié)垢評價。

　　研究工作得到了國家自然科學(xué)基金（41972316）的支持，并獲得了中國可再生能源學(xué)會團體標準的支持。部分相關(guān)成果見以下鏈接：

　　論文1：https://kns.cnki.net/kcms/detail/42.1874.P.20220527.1158.008.html

　　論文2：https://kns.cnki.net/kcms/detail/42.1874.P.20220527.1345.017.html

圖1 井筒碳酸鈣結(jié)垢概念

圖2 井筒碳酸鈣結(jié)垢計算流程

圖3 可靠性驗證

圖4 西藏典型井兩相相變流動計算結(jié)果

圖5 西藏典型井碳酸鈣結(jié)垢計算結(jié)果