准噶尔盆地西北缘克-百地区不整合面及其动力学条件

不整合及其性质和强度的确定对理解克拉玛依至百口泉地区构造变形历史和油气聚集规律具有重要意义。根据地震资料研究显示,该区二叠纪至中生代地层中存在多个不整合面,且多为构造运动的反映。其中对克-百地区构造形成具有重要影响的有四期,其一发生在中二叠统下乌尔禾组沉积后,主要表现为冲断掀斜运动,使其前的二叠纪沉积向南东方向掀斜抬升,遭受剥蚀;其二发生在三叠纪末期,对克百断裂上盘大侏罗沟断层至百口泉段的构造有重要影响;其三发生在中侏罗世末,该期构造运动在克百断裂带及其上盘表现最为清楚,以冲断为主,局部地区有褶皱现象;其四发生在早白垩世末期,表现为掀斜运动,褶皱和断裂作用相对较弱。克-百地区不同时期、不同构造部位变形的差异性与构造动力条件密切相关。     

煤层处置CO2 的二元气- 固耦合数值模拟

利用不可开采煤层处置二氧化碳可以有效控制温室气体的排放量并可驱动和增加煤层气资源的开采量。二氧化碳注入煤层处置后引入一个复杂的CH4-CO2二元气体与煤体的气固耦合问题,耦合了二元气体竞争吸附、竞争扩散,气体渗流以及煤体变形过程。基于COMSOL Multiphysics建立了二元气固耦合的有限元数值模型,并应用数值模拟实验对二元气固耦合进行了机理分析。模拟结果表明,CO2注入煤层后不断驱替CH4,CH4组分明显减少;气体吸附引起的煤层膨胀量可以抵消部分有效应力引起的压缩变形,由于CH4-CO2二元气体较单一CH4引起的煤层吸附膨胀量大,二氧化碳注入煤层后可以缓解煤层的压缩变形;不同孔隙压力条件下,吸附膨胀与孔隙压力两者竞争作用引起的煤层净变形不同,而净变形也控制着煤层孔隙压力和渗流率的变化,煤层渗透整体呈现先降后升,模拟进行到4.66×107 s时煤层渗透率发生反弹。     

渗流-化学溶解耦合作用下岩石单裂隙渗透特性研究

为揭示在渗流-化学溶解耦合作用下单裂隙渗透特性的变化规律,建立了描述二维渗流-化学溶解耦合作用的偏微分方程组,并利用COMSOL Multiphysics软件成功地求解该方程组。首先,模拟了文献[1]中的盐岩渗流-溶解耦合渗流试验结果,数值模拟结果与试验结果较为吻合,验证了数学模型的正确性和有效性。然后,利用分形理论生成了一个粗糙的裂隙面数字模型,着重分析了二维石灰岩粗糙裂隙面在水流、矿物溶解和输运过程中其渗透特性的变化规律。数值分析显示,（1）溶质浓度对裂隙面的溶解具有非常重要的作用,从而水流进口端的溶解厚度比出口端大得多。（2）裂隙的整体渗透性在初始时刻增加较慢,随着裂隙开度的增大和贯通,溶解速度会逐渐增大,是一个加速的过程。     

结构面力学参数与水力参数耦合关系及其应用

本文给出了结构面力学参数与水力参数两个耦合关系式,用模拟试验研究了结构面渗流力学,并据此分析研究了葛州坝二江泄水闸基础渗流量随季节起伏变化的特殊性。研究结果表明,这两个耦合关系式是研究和预测岩体水力特性以及进行岩体水力学分析的基础。     

单裂隙受正应力作用时的渗流公式

本文根据结构面的闭合变形法则,给出了可变形裂隙受正应力作用时的渗透系数K_f、渗流量Q与正应力σ、水头H之间关系的两个渗流公式,并据此分析讨论了交叉裂隙的水力特性。