A novel enhanced geothermal system with multilateral wells is proposed to extract heat from hot dry rock in this study. For this EGS, one main wellbore is drilled to hot dry rock. Several injection and production multilateral wells are side-tracked from the main wellbore in upper and lower formation, respectively. An insulated tubing is installed in the main wellbore. The working fluid is injected from the annulus and injection wells and then extracts heat from the hot dry rock reservoir. Subsequently, the working fluid is produced from production wells and returns to surface through the insulated tubing. In this study, an unsteady-state fluid flow and heat transfer 3D model is presented to investigate the heat extraction performance of the multilateral-well EGS. The model is verified by a known analytical solution. The temperature and velocity fields of the multilateral-well EGS are analyzed and heat extraction performances of four various well types are compared. The results indicate that the output thermal power, production temperature, heat extraction ratio and accumulative thermal energy of the multilateral-well EGS are higher than those of conventional double vertical wells EGS. This study provides a better alternative for EGS to obtain greater heat extraction performance.

To improve the wear resistance of TC4 titanium alloy, two types of wear-resistant coatings were applied to the surface using laser melting: Ni60 + 50% WC and d22 powder priming. The phase composition and microstructure of the coatings were characterized by X-ray diffractometry (XRD), scanning electron microscopy (SEM), and energy spectroscopy (EDS). The mechanical properties of the coating were tested using an HV-1000 micro-Vickers hardness tester, an HRS-2M high-speed reciprocating friction and wear tester, and a WDW-100D electronic universal testing machine. The results show that Ni60 + 50% WC composite coating and d22 priming + (Ni60 + 50% WC) composite coating mainly consist of W2C, TiC, Ni17W3, Ni3Ti, and TixW1−x phases. Compared to the TC4 substrate, the microhardness of both coatings is significantly higher, approximately 2.8 times the microhardness of the substrate. In frictional wear experiments, the average friction factors of the two coatings and the TC4 substrate are 0.476, 0.55, and 0.865, respectively, and the wear of the two coatings is only 0.0559–0.0769 that of the TC4 substrate, with a significant increase in wear resistance, nearly 17 times higher than that of the substrate. The coating shows flaking, shallow abrasion marks, and granular debris, dominated by adhesive wear and fatigue wear, while the TC4 substrate shows more furrows on the surface, dominated by abrasive wear. The shear bond strengths of the Ni60 + 50% WC composite coating and the d22 powder primed + (Ni60 + 50% WC) composite coating were 188.19 MPa and 49.11 MPa, respectively. Conclusion: both coatings significantly improve the hardness and wear resistance of the TC4 titanium alloy substrate surface, with the Ni60 + 50% WC composite coating performing better in hardness, wear resistance, and bond strength.

Abstract Aquifer thermal energy storage (ATES) has proven to be an effective way to mitigate energy production and supply issues. Drilling branching holes from traditional vertical wells can enhance the injection and production capacity of the ATES system. There are many influencing parameters and evaluation indexes of ATES system with multilateral wells. It is necessary to conduct a comprehensive analysis of the system performance. Therefore, a three-dimensional numerical model of fluid flow and heat transfer for the multilateral-well ATES system is built with COMSOL and verified with experimental data. Then, the multilevel orthogonal tests are carried out to analyze 6 factors with 5 values. The grey correlation method is used to compare the influence of key parameters on energy utilization coefficient and coefficient of performance (COP) of hot well. The results show that there are great differences in the order of parameter correlation degree under different indicators. So this study determines the weights of four evaluation indicators based on the Analytic Hierarchy Process (AHP). The optimal scheme is selected from 25 orthogonal experiments by fuzzy comprehensive evaluation. The optimization method established in this study can comprehensively evaluate the operating performance of multilateral-well ATES system and provide reference for its reasonable design.