《表2 钻井的5种主要岩土层热物性参数》

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《U型深埋管固井层对埋管换热性能影响的研究》

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U型深埋管的物理模型如图1所述，几何模型与物理模型尺寸相同。以35 m为一个厚度单元建立分层模型，考虑岩土的恒温层在地下约20 m处[9]，将其中最上层分为2个厚度单元，分别设为20 m（最上层）和15 m厚，共有72个分层单元。埋管周围的计算区域，其半径沿埋管轴心向外30 m。数学模型、初始条件和边界条件的设置参照文献[9]。采用Fluent进行模拟计算，数学模型采用标准k-ε紊流模型，求解的方程有连续性方程、湍动能方程、耗散方程和3个方向的动量方程、能量方程。选择二阶迎风离散格式，采用SIMPLE压力修正法。将实验中埋管的进水温度动态值以及流率作为边界条件，对于岩土的温度边界，每个岩土分层外侧沿半径向外30 m处为恒温边界，温度与初始温度相同，土壤上表面为绝热边界。岩土初始温度的上下分布由实测得到。关于岩土热物性参数，通过对岩芯的专门实验测量得到了岩土的密度、比热等参数，见表2，每个岩土分层厚度单元（共72层）的岩性是按照该分层不同岩性的解释数据体积占比加权平均得到。固井水泥经测试得到，密度为2100 kg/m3、导热系数为1.34 W/（m·K）、定压比热容为1000 J/（kg·K）。