Die effiziente Nutzung von Hot Dry Rock (HDR)-Geothermie-Ressourcen hängt entscheidend von der Verbesserung der Reservoirdurchlässigkeit ab. Thermische Stimulation durch Niedertemperatur-Fluideinspritzung stellt eine vielversprechende Methode zur Reservoirstimulation dar. Allerdings bleiben die thermisch induzierten Schadensmechanismen in Hochtemperaturgesteinen bei unterschiedlichen Kühlmethoden unklar, was die Optimierung der Strategien zur Durchlässigkeitssteigerung einschränkt. In dieser Studie werden experimentell die mikroskopischen Schadensmerkmale von Granit untersucht, der nach Wärmebehandlung bei 300–600°C verschiedenen Kühlmethoden (Luftkühlung, Flüssigstickstoff (LN 2 )-Kühlung und Wasserkühlung) unterzogen wurde. Röntgen-Computertomographie (CT) und Rasterelektronenmikroskopie (REM) wurden verwendet, um die Entwicklung der Porenstruktur quantitativ zu charakterisieren. Die Ergebnisse zeigen, dass die Wasserkühlung die Porosität im Bereich von 300–600°C signifikant von 5,88 % auf 11,67 % erhöht, wobei Poren mit 10–20 μm bei 600°C 40,0 % der Gesamtporosität ausmachen und miteinander verbundene dreidimensionale Bruchnetzwerke bilden. Eine sekundäre, aber ebenfalls deutliche Zunahme der Porosität wird auch bei LN 2 -Kühlung beobachtet (von 2,02 % auf 9,41 %). Die Luftkühlung führt zur geringsten Verbesserung (1,60 % → 5,78 %). Folglich stellt die Wasserkühlung aufgrund ihrer Fähigkeit, gleichmäßige Schadnetzwerke zu erzeugen und eine irreversible Erhöhung der Durchlässigkeit zu bewirken, die optimale Methode zur Stimulation von Enhanced Geothermal System (EGS)-Reservoirs dar. Diese Studie liefert eine experimentelle Grundlage für Technologien zur Durchlässigkeitssteigerung bei der Entwicklung tiefer Geothermieressourcen und schlägt eine hybride Stimulationsstrategie vor, die zyklische Wasserkühlung mit hydraulischer Frakturierung kombiniert. • Effektivität der thermischen Stimulation: Wasserkühlung (300–600°C) verursacht den größten Porositätsanstieg in Granit (5,88 % → 11,67 %) und übertrifft Flüssigstickstoff- sowie Luftkühlung. • Optimierung des Porennetzwerks: Wasserkühlung erzeugt miteinander verbundene Poren von 10–20 μm (40 % der Gesamtporosität bei 600°C) und 3D-Bruchnetzwerke, ideal zur Verbesserung der Durchlässigkeit in Enhanced Geothermal Systems. • Mechanistischer Einblick: Die gleichmäßigen mikrostrukturellen Schäden durch Wasserkühlung und die irreversible Erhöhung der Durchlässigkeit machen sie zur optimalen Methode für die Stimulation von Hot Dry Rock-Reservoirs.
Wang et al. (Sun,) haben diese Fragestellung untersucht.