인공저류층 지열 시스템의 생산정 내 지하수 유동 지열 이동 예측 평가 수치 모델링 (Numerical modeling of prediction and evaluation of groundwater flow and heat transport in production well for enhanced geothermal system)

서지정보

· 발행기관 : 대한지질학회
· 수록지 정보 : 지질학회지 / 57권 / 2호 / 243 ~ 256페이지
· 저자명 : 김중휘, 윤가영, 곽민희

초록

인공저류층 지열 시스템에서 지열수 생산 시에 지열 생산정 내부 및 지층에서 발생하는 복잡한 지하수 유동및 열 이동의 상호 작용을 예측 및 분석 위한 수치 모델링 기법을 개발하였다. 개발된 수치 모델링 기법은 지열생산정의 복잡한 사양 및 설정과 지층의 연계를 모두 고려할 수 있으며, 지열수 생산의 현실적인 조건하에서 지열정 내부의 압력과 온도를 정확하게 예측할 수 있다. 이러한 기법을 적용한 수치 모델링 결과는 지열수 생산에의해서 지열 저류층을 중심으로 압력이 감소하고 이 영역이 수평적으로 확장하며, 온도는 이와는 다르게 생산정 주변에서 전체적으로 상승함을 보여준다. 지열수의 생산이 지속됨에 따라서 생산정과 주변 지층 간의 열교환에 의한 지열수의 열손실은 점차적으로 줄어든다. 열손실이 매우 작은 값이지만 지속적으로 일어나는 상황에서도 생산정 내에서의 온도는 상부로 갈수록 소폭 상승하는데 이것은 물의 열역학적 특성에 의한 것으로 해석된다. 본 연구에서 제시된 수치 모델링 기법을 활용하게 되면 지열수의 생산 조건을 만족할 수 있는 고유투수계수의 값을 정밀하게 산정할 수 있으며, 따라서 인공저류층 지열 시스템의 설계/운영안을 수립하는데 효율적인도구로 활용될 수 있다.

영어초록

A numerical modeling technique was developed to predict and analyze the interaction of complex groundwater flow and heat transfer occurring in the geothermal production well and geologic formation during geothermal water production for the enhanced geothermal system. The developed numerical modeling technique can consider the complex specification and setting of the geothermal well and its linkage to the geologic formation.
It can accurately predict the pressure and temperature in the geothermal well under realistic conditions of geothermal water production. The numerical modeling results show that the pressure decreases in the geothermal reservoir, the depression expands horizontally, and the temperature increases around the production well due to the geothermal water production. As geothermal water production continues, the heat loss of geothermal water due to heat exchange between the production well and the surrounding geologic formations gradually decreases. Despite the continuous slight heat loss, the temperature in the production well slightly rises from the bottom to the top. This temperature rise is due to the thermodynamic properties of water. Using the numerical modeling technique presented in this study, the intrinsic permeability, which meets sufficient criteria for producing geothermal water, is accurately calculated. Therefore, this technique can be used as an effective tool for establishing the design and operation scheme of the enhanced geothermal system.

참고자료

· 없음