本书以干热岩增强型地热系统(EGS)为研究对象，系统介绍干热岩地热开发过程中热储内部的多场耦合机理、热储特征动态变化机制、参数影响规律、现场应用等方面的理论基础与最新研究成果；重点介绍干热岩开发的多场耦合过程、水岩作用下裂缝形态演变的热-流-化-变形多场耦合模型、热-流-化-变形多场耦合下EGS裂缝形态演变机制、热-流-固多场耦合下裂缝损伤特征试验研究、热-流-固多场耦合下裂缝导流能力演化数值分析、干热岩EGS注采热-流-固-化多场全耦合模型、多场耦合下地热取热性能评价与优化等内容。
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2000-2004 中国石油大学（华东）石油工程，学士
2004-2010 中国石油大学（北京）油气井工程，硕博连读
2008-2009 美国Oklahoma大学石油工程，联合培养博士生2010-2012 中国石油大学（北京）机械工程，博士后
2012-2013 中国石油大学（北京）油气井工程系，讲师
2013-2017 中国石油大学（北京）油气井工程系副教授/校青年拔尖人才
2018-至今 中国石油大学（北京）油气井工程系教授/国家优青
2019-2021 中国石油大学（北京）人工智能学院副院长
2021-2022 油气资源与探测国家重点实验室常务副主任，碳中和示范性能源学院执行院长
2022-至今 中国石油大学（北京）石油工程学院院长/国家杰青全国优秀博士学位论文获得者，2012.12；孙越崎青年科技奖，2016.09；中国石油和化学工业联合会技术发明一等奖，2014.11；中国石油和化学工业联合会创新团队奖，2015.11；中国石油和化学工业联合会科学技术进步一等奖，2010.10； 教育部科技进步一等奖，2011.01；中国石油大学（北京）青年拔尖人才，2013-2016；国家油页岩开钻采理论与方法分中心执行主任
CNPC钻井工程重点实验室“水力能量增产钻完井研究室”主任
油气人工智能产学研创新联盟秘书长
中石大-中石油智能钻完井研究中心副主任
中国石油大学（北京）地热研究中心副主任
能源行业地热能专业标准化技术委员会委员
目录
前言
第1章 干热岩开发多场耦合过程 1
1.1 绪论 1
1.2 EGS取热过程多场耦合作用概述 3
1.3 热-流-化多场耦合机理 4
1.4 热-流-固多场耦合机理 5
1.5 热-流-固-化多场耦合机理 5
第2章 水岩作用下裂缝形态演变热-流-化-变形多场耦合模型 7
2.1 高温高压花岗岩水岩作用实验 7
2.1.1 实验装置及实验原理 7
2.1.2 实验样品与实验方案 9
2.1.3 不同反应条件下溶液离子浓度变化规律 11
2.2 多矿物组分水岩作用机制 16
2.2.1 储层中水岩作用的化学反应方程式 16
2.2.2 矿物反应动力学计算原理及参数修正 17
2.3 干热岩裂缝尺度热-流-化-变形多场耦合模型 20
2.3.1 模型假设 20
2.3.2 干热岩裂缝热-流-化-变形数学模型 21
2.3.3 几何模型 25
2.3.4 初始条件与边界条件 26
2.3.5 多矿物组分水岩作用影响对比 27
第3章 热-流-化-变形多场耦合下EGS裂缝形态演变机制 28
3.1 裂缝内各场的分布特征 28
3.1.1 温度分布特征 28
3.1.2 速度分布特征 29
3.1.3 浓度分布特征 29
3.1.4 裂缝面上各矿物的反应速率分布特征 32
3.1.5 裂缝开度变化特征 34
3.2 注采参数对裂缝面变形的影响 35
3.2.1 注入流速对裂缝面变形的影响 35
3.2.2 注入温度对裂缝面变形的影响 38
3.2.3 注入浓度对裂缝面变形的影响 41
3.3 裂缝几何形态对裂缝变形的影响 43
3.3.1 不同裂缝几何形态裂缝面变形特征对比 43
3.3.2 裂缝面几何参数对裂缝面变形的影响 46
3.4 水岩作用下干热岩裂缝开度演变方程 48
第4章 热-流-固多场耦合下裂缝损伤特征试验研究 52
4.1 试验设备与试验材料 52
4.1.1 试验系统及测试装置 52
4.1.2 花岗岩原石及试样制备 56
4.2 试验方案与流程设计 61
4.2.1 高温高压注采试验 61
4.2.2 裂缝面冷水冷却试验 63
4.2.3 导流能力测试试验 64
4.3 注采与冷却试验特征分析 67
4.3.1 裂缝面形变特征分析 67
4.3.2 裂缝面损伤特征评价 76
4.4 导流能力试验结果分析 79
4.4.1 试验结果评价指标 79
4.4.2 天然裂缝导流能力演化特征 80
4.4.3 人造裂缝导流能力演化特征 86
4.4.4 弹性变形-损伤协同作用机制分析 89
4.4.5 多参数下协同作用效果评价 91
第5章 热-流-固多场耦合下裂缝导流能力演化数值分析 95
5.1 热-流-固多场耦合机理 95
5.1.1 数学控制方程与假设 95
5.1.2 多场多过程求解流程 101
5.2 模型工具描述与验证 102
5.2.1 几何数值模型 102
5.2.2 初始条件和边界条件 103
5.2.3 多场耦合验证 104
5.3 损伤影响下导流能力演化机制 111
5.3.1 损伤演化特征 111
5.3.2 损伤作用效果 114
5.4 关键参数对损伤影响规律 118
5.4.1 基质初始温度影响规律 118
5.4.2 注入流量影响规律 121
5.4.3 储层地应力差影响规律 123
第6章 干热岩EGS注采热-流-固-化多场全耦合模型 126
6.1 裂缝型岩心高温注采取热试验 126
6.1.1 试验原理 126
6.1.2 试验方案 128
6.1.3 岩心加温过程流动传热特性 130
6.1.4 试验前后岩心裂缝等效水力开度分析 133
6.2 EGS注采热-流-固-化多场全耦合模型 135
6.2.1 模型建立 135
6.2.2 模型求解 143
6.2.3 不同多场耦合模型产能特征对比 151
6.3 EGS注采四场作用下热储特征分析 152
6.3.1 取热过程热储特征分布 152
6.3.2 不同模型裂缝开度对比 157
6.4 多场耦合作用强度评价 162
6.4.1 多场作用程度评价指标 162
6.4.2 力-化效应比 163
6.4.3 热弹-孔弹效应比 165
6.4.4 孔弹、热弹与化学效应贡献比 166
第7章 多场耦合下地热取热性能评价与优化 170
7.1 青海共和EGS示范场地取热性能评价 170
7.1.1 取热性能评价指标 170
7.1.2 青海共和EGS示范场地热储模型 171
7.1.3 青海共和EGS示范场地热储取热评价 173
7.1.4 工艺参数对取热性能的影响 174
7.2 取热性能多目标优化决策一体化方法 181
7.2.1 取热指标间的矛盾性 181
7.2.2 方法原理 182
7.2.3 干热岩取热性能优化 191
7.2.4 优化方法对比 199
参考文献 205
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