热干岩增强地热系统中裂缝网络渗透效率比评估：基于THM-损伤耦合的定量研究

本文创新性地提出渗透效率比（αe）作为量化裂缝导流能力对地热提取贡献的新指标，通过热-流-固-损伤（THMD）耦合模型与扩展有限元法（XFEM）模拟水力压裂过程，揭示了交替压裂（120秒注入时长）为最优策略，实现40年持续4.0 kg/s质量流量、159 K采出温降及2.01 MW平均提热率。研究为EGS（增强地热系统）裂缝设计提供了兼顾高αe与低裂缝间差异的定量优化框架。

　　

Highlight

本研究提出的渗透效率比（Permeability Effectiveness Ratio, α_e）开创性地将裂缝导流能力与热提取效能直接关联，为增强地热系统（EGS）设计提供了从几何经验主义向性能驱动决策的范式转变。

Effect of different fracturing methods on fractures

压裂方法（包括压裂序列和注入时长）显著影响裂缝形态。三种压裂序列（同步/顺序/交替）各设置三种注入时长，通过α_e敏感性分析揭示：120秒交替压裂能最大化裂缝渗透率的有效利用率，避免热短路效应。

Conclusion

渗透效率比（α_e）作为核心指标，指导压裂设计从"几何优先"转向"效能优先"。优化后的交替压裂方案在40年运行中保持稳定性能：平均质量流量4.0 kg/s、采出温度降159 K、提热功率2.01 MW。需同步关注高α_e值与裂缝间α_e差异最小化，这对预防EGS热衰减具有决定性意义。