Groundwater-induced advective heat transfer in U-shaped closed-loop geothermal system: application for a Red Sea rift sedimentary basin
Notice bibliographique
Résumé
Abstract This study investigates the thermal performance of closed-loop advanced geothermal systems under the influence of groundwater flow in deep sedimentary formations. By integrating advective heat transport into a 3D numerical model, we evaluate the combined effects of groundwater flow in deep sedimentary aquifers and geothermal heat transport and extraction using U-shaped closed-loop geothermal wells. The model is developed to simulate heat-transfer dynamics, incorporating well design with realistic casing and cement layers, layered geology with associated petrophysical uncertainties, and varying operational conditions. As study area, we selected the Midyan basin in Saudi Arabia, characterized by thick sedimentary formations and an elevated geothermal gradient. The results show that the advective heat transfer, induced by groundwater flow, significantly enhances system efficiency. Improvement in thermal power output increases by up to 27% over a 40-year operational period compared to conduction-only scenarios, particularly if groundwater flow is perpendicular to the lateral section of the wellbore. Sensitivity analysis reveals that geothermal gradient and reservoir depth are the most impactful geological parameters. Operational parameters such as injection rates (10—100 kg/s) and injection temperatures (25—45 °C) can be adjusted to further optimize the system performance, with 30 kg/s identified as the optimal injection rate that balances energy extraction and parasitic pumping losses. Well-design parameters, including diameters (0.114–0.245 m) and lateral length (0.5–3 km), also play a critical role, with longer lateral sections and larger diameters increasing the overall power output. These findings show the potential of U-shaped closed-loop advanced geothermal systems in sedimentary basins with dynamic groundwater flow and provide insights for optimizing geothermal energy systems in similar geological settings.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».