Discrete fracture network simulations to analyze the role of thermal deformation on heat transport in heterogeneous fractured rocks

• S. De Simone ^[1]
  1. [1] Instituto de Diagnóstico Ambiental y Estudios del Agua

     Instituto de Diagnóstico Ambiental y Estudios del Agua

     Barcelona, España

     
• Localización: Geotemas (Madrid), ISSN 1576-5172, Nº. 21, 2025, págs. 175-178
• Idioma: inglés
• Títulos paralelos:
  • Simulaciones de redes de fracturas discretas para analizar el papel de la deformación térmica sobre el transporte de calor en rocas heterogéneas fracturadas
• Texto completo no disponible (Saber más ...)
• Resumen
  • español

    En sistemas geotérmicos profundos, el transporte de calor está controlado por la advección de fluidos en el sistema de fracturas conectadas, con el intercambio por difusión entre el fluido en las fracturas y la roca matriz. La eficiencia de las operaciones geotérmicas depende en gran medida de las características heterogéneas del sistema de fracturas y de la contracción de la roca inducida por el enfriamiento. Esta última aumenta dinámicamente la apertura de la fractura durante la circulación del fluido, llevando al potencial desarrollo de nuevas vías de flujo rápido que pueden causar una respuesta térmica prematura y consecuentemente una reducción de la eficiencia. En este estudio, adoptamos simulaciones numéricas DFN, junto con un enfoque Lagrangiano de tipo semi-analítico desarrollado recientemente, para analizar este fenómeno bajo diferentes propiedades de las redes de fracturas con el fin de identificar las características clave que pueden conducir a variaciones importantes en el transporte de calor y en la eficiencia geotérmica cuando se produce deformación térmica. Los resultados preliminares muestran que las redes con mala conectividad y dominadas por pequeñas fracturas se ven más afectadas por el efecto de la contracción térmica, que puede acelerar drásticamente la respuesta térmica.

  • English

    In deep geothermal systems, heat transport is driven by fluid advection in the system of connected fractures, with diffusion exchange between the fluid in the fractures and the host rock. The efficiency of geothermal operations is largely dependent on the heterogeneous characteristics of the fracture setting and on cooling-induced rock contraction. This latter dynamically increases fracture aperture during fluid circulation, with potential development of new fast flow paths that may cause a premature thermal breakthrough and consequent efficiency reduction. In this study we adopt DFN numerical simulations, together with a recently developed semi-analytical Lagrangian approach, to analyze this phenomenon under different properties of fracture networks in order to identify the key features that can lead to major variations in heat transport and geothermal efficiency when thermal deformation occurs. Preliminary results show that networks with poor connectivity and dominated by small fractures are more impacted by the effect of thermal contraction, which can dramatically accelerate thermal breakthrough.