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Application note A079-EN99

开发地热减少地震

地热能或可替代瑞士目前使用的部分核能。想法很简单:将冷水抽到地壳中被地热加热,然后抽出热水利用其热量,例如用在发电厂里。不过,这个过程有一个陷阱。岩石在4-5公里范围内渗透性很低,需要通过高压流体注入来增强。该压力增强会诱发地震。
 

Grimsel Rock实验室(隶属NAGRA)的ETH Zürich研究在什么条件下会诱发地震,以及如何降低地震震级,使我们在地表感受不到。Bronkhorst质量流量控制器在其实验中通过控制水流进入地下岩石来模拟地热能的产生过程。

开发地热减少地震工艺方案

应用要求

质量流量控制器用于在合适的压力下,准确地将所需的水量注入岩石中。为了研究各种水流速度会引起岩石内部的哪些活动,该装置需要能够覆盖很大范围的水流速度。此外,由于Grimsel Rock实验室位于瑞士阿尔卑斯山脉中部,因此需要对供水进行远程控制和监控。

重要议题

  • 准确供水,即使在低流速下
  • 远程控制
  • 流量范围大,设备数量少

工艺方案

为了确认岩体的水力性质,并监测其在靠近注入点的钻孔内的影响(即压力影响),进行一系列的水力试验,如脉冲注水、恒定流量、恒定水头和循环注水。由于低渗透性岩石是研究的一部分,因此必须在很长时间内以非常小的速率注入极少量的水。

Bronkhorst解决方案由安装在流量板上的三个不同的mini CORI-FLOW质量流量控制器和一些附加的控制和监测设备组成。为了研究小流量的影响,需通过少量的设备使用许多不同的纯水流量作为输入参数。mini CORI-FLOW M12 流量控制器的供水量为2-100g/h, mini CORI-FLOW M13 流量控制器的供水量为20-1000 g/h,而mini CORI-FLOW M15 的供水量为0.8 – 40 kg/h。通过所用流量板,三种装置都可以选用合适的流速。

采用Bronkhorst Coriolis 设备是基于其高精度,可直接提供一定量的水,不受工艺条件(如环境温度和压力)影响。此外,还可以实时读取水的温度和密度等特性。位于400至500米深度的Grimsel 试验基地使用的水最高温度为40°C(仅在热试验期间)。该装置是坚固、可靠、灵活、紧凑和使用方便的供水控制方式。为了跟踪实验,来自ETH Zürich的研究人员使用Bronkhorst软件,包括FlowPlot绘制整个实验的曲线图。此外,可以使用TeamViewer远程查看和监控Grimsel的设置,因此不必再整个时间段内都在测试现场。

开发地热减少地震工艺方案