盖层泥岩的渗透率－变形关系

许多能源与废弃物地下处置工程都需要良好的盖层。泥岩的渗透率极低,是最常见的地质盖层。渗透率及其变化是动态评价盖层密封性的重要指标,但对泥岩渗透率及其变化的测 量、估计比较困难且成本 较 高。建立了泥岩的孔隙度－变 形 关 系,结合前人关于泥岩的渗透率估计模型得到了渗透率 － 变 形 关 系,用以估计渗透率的演化,这些关系可以对实际工程应用提供指导。      

含水层储气库注入阶段盖层力学完整性数值模拟分析

储气库盖层在天然气注入过程中可能发生破坏或变形.为确保注入的天然气安全储存于地下含水层储气库,以拟建含水层储气库为依托工程,建立含水层储气库地层结构模型,研究天然气注入含水层产生的超压和应力等变化及其对储气库盖层力学完整性的影响;考虑盖层参数、天然气注入速率和地应力因数等因素,对盖层最大位移及剪切、拉伸破坏的影响进行敏...     

模拟水—岩作用的新方法

本文在详尽研究了山东铝厂碴场区地质、水文地质条件和水文地球化学环境的基础上,将地下水含水介质概化为一组矿物的集合体,把地下水和含水介质间的作用用一系列物理化学反应来加以描述。然后,根据“能量最低”和“物质守恒”原理建立线性规划数学模型,用单纯形法计算出了地下水和含水介质间的物流量。     

CO2—咸水—方解石相互作用实验

为揭示咸水环境中CO2与方解石相互作用的特点,选取方解石作为研究对象,设计在不同温压条件下(85℃,5.0MPa;
135℃,5.7MPa;185℃,8.8MPa)进行了3组CO2-咸水-方解石的系列实验研究,重点探讨了方解石溶解现象的成因和温度对
于方解石溶解程度的影响。实验前后岩样扫描电镜观察、反应液离子变化分析表明,实验后,3组实验中的方解石均表现出溶蚀
坑、溶蚀带和溶蚀晶锥的溶解现象;方解石的溶解度在85℃时最低,185℃次之,135℃最高。研究结果表明,在含CO2的咸水中,方
解石的溶解现象有溶蚀坑、溶蚀带和溶蚀晶锥,各自的分布规律及规模与温度有关。在含CO2的咸水中,方解石也具有各向异性
的溶解特点。使方解石产生最大溶解度的温度峰值可能出现在135~185℃之间。超过这一温度,温度的升高会使方解石的溶解
度下降。实验再现了方解石在咸水环境中的溶解、沉淀过程,对于CO2 地质封存示范工程具有非常重要的意义。      

西安地区单桩桩土相互作用数值模拟分析

随着计算机技术和数值方法的不断发展和完善，使有限元法得到越来越多的应用。根据西安地区原型摩擦桩的地层特点和土性条件，运用有限元基础理论，利用相应的边界条件与假设条件，建立单桩数学模型。通过模型研究了单桩的沉降特性与土共同作用的影响因素，对西安地区单桩桩土相互作用机理进行了探讨。     

西安地区单桩桩土相互作用数值模拟分析

随着计算机技术和数值方法的不断发展和完善,使有限元法得到越来越多的应用。根据西安地区原型摩擦桩的地层特点和土性条件,运用有限元基础理论,利用相应的边界条件与假设条件,建立单桩数学模型。通过模型研究了单桩的沉降特性与土共同作用的影响因素,对西安地区单桩桩土相互作用机理进行了探讨。     

影响泥岩盖层封闭能力主控因素的物理模拟

为定量研究影响泥岩盖层封闭能力的主控因素,采取物理模拟实验方法,利用不同压实成岩埋深和泥质质量分数的人造泥岩盖层样品,对其排替压力进行测试.结果表明:泥岩盖层排替压力与其泥质质量分数和压实成岩埋深之间具有正比关系,即泥质质量分数越大,压实成岩埋深越大,泥质盖层排替压力越大,封闭能力越强;反之,封闭能力越弱.该关系在大港油田沙一段中部盖层排替压力预测中的成功应用,证明其对预测泥岩盖层封闭能力分布具有指导意义.     

块石定向性特征对土-石混合体强度影响的数值模拟

为了探讨土-石混合体的力学强度受块石定向性特征的影响,开发了二维椭圆块石集合体随机模型(2D Elliptic Block Collection Stochastic Model,简称EBCS2D),并在此基础上进行了双轴压缩数值模拟。模拟结果显示土-石混合体的强度受块石定向性特征的影响,该影响规律与含石量显著关联。通过对各向异性屈服面曲线方程和数值模拟结果的拟合分析,验证了该屈服面曲线方程在表达土-石混合体强度方面的适应性。通过引入土-石相互作用单元的概念,阐明了在低、中、高3种含石量下,块石孤立作用和团簇作用交替主导,造成了块石定向性特征对土-石混合体力学强度的不同规律的影响。      

气、水、岩、生、人相互作用及其环境效应

这里所指示的大气圈、水圈、岩石圈、生物圈以及人类的作用千变万化,从而对人类的生存造成巨大影响,构成了一个复杂的生态环境,讨论这些问题,对人类生存至关重要。     

流变特性对青藏高原构造变形影响的数值模拟

建立三维黏弹性有限元模型,采用标准线性固体本构关系,分析流变特性对青藏高原现今构造变形的控制作用。模拟结果显示：1）在高原地壳介质流变机制的控制下,青藏高原内部从西向东,东向位移分量逐渐增大。最大值出现在甘孜 玉树 鲜水河断裂带区域内,反映了青藏高原的物质东移运动;2）在菱形块体中南部,其东侧区域向东南方向运动,而其西侧区域则转向西南方向运动;3）中地壳强流变模型与下地壳强流变模型给出的计算结果总体特征相似,二者均能较好模拟高原物质东流以及绕喜马拉雅东构造结的顺时针转动;4）流变特性对青藏高原构造变形特征的影响较大。     

咸水层CO2 矿物封存数值模拟研究进展

CO₂ 咸水层封存是目前减少CO₂ 排放的最有效方法之一。矿物封存由于其稳定持久而被认为是最安全的封存形式,
因此矿物封存成为目前CO2 咸水层封存研究的重点。在CO2 咸水层封存过程中由于发生的化学反应非常缓慢,数值模拟是目前
最主要的研究手段之一。概述了国内外CO₂ 咸水层矿物封存数值模拟方面的研究成果,着重分析了两大类储层(砂岩层和碳酸
盐岩层)在封存CO₂ 过程中的地球化学反应以及化学反应对储/盖层的影响,同时对矿物封存数值模拟中的影响因素进行了总
结。最后阐释了目前矿物封存数值模拟研究存在的难点和困难,认为不确定性分析将是未来需要重视的研究方向。      

红菱煤矿开采保护层对煤岩体透气性的数值模拟

以红菱煤矿保护层开采为工程实例,通过开采11#煤层,对存在煤与瓦斯突出的7#煤层和12#煤层进行卸压,利用FLAC3D数值模拟中小同步开挖的渗透率变化情况,对保护层开采过程中煤岩体的渗透性进行了分析,得出了煤岩体透气性变化规律.结果表明:煤岩体的透气性随着工作面推进不断增强;开采保护层上覆岩体的渗透率明显比底板岩体的渗透率大;卸压效果越好,渗透率越大.     

CO2-盐水相对渗透率影响机制研究进展

将CO₂封存于地下深部含水层,是减轻碳排放压力的有效手段之一。CO₂-盐水相对渗透率是影响地层中CO₂迁移、捕获的最重要参数之一。在借鉴油气资源领域渗透率研究成果的基础上,详细论述了影响CO₂-盐水相对渗透率的因素,包括流体性质、流体饱和历史和岩石结构,认为流体性质对相对渗透率的影响主要体现在界面张力、黏度比和毛管数的大小;不同流体饱和历史的相对渗透率曲线存在明显滞后性;岩石结构通过矿物润湿性和孔隙结构差异影响相对渗透率大小;最终得到的相对渗透率曲线是各因素叠加的综合结果。      

中高渗倾斜地层与水平地层中CO2地质封存的差异性对比

CO2地质封存是减少CO2向大气排放,缓解温室效应的有效手段之一。由于构造和成岩作用,倾斜地层在自然界中普遍存在,研究倾斜地层对CO2封存量及安全性的影响具有实际意义。依托新疆准噶尔盆地阜康凹陷某CO2地质封存示范工程,采用数值模拟方法,分析了中高渗CO2储层地层倾角变化对CO2地质封存过程的影响。结果表明:CO2注入将导致近井区域地层压力显著升高;中高渗倾斜地层与水平地层相比,在地层压力分布、CO2侧向运移距离、CO2注入速率和总封存量等方面均存在明显差异。相比于水平地层,由于地层倾角的存在,倾斜地层压力呈不对称分布,CO2侧向运移距离显著加大。倾斜地层中压力传递和消散过程与水平地层差异显著,受此影响,倾斜地层与水平地层CO2的总注入量差值随时间呈非单调性变化。在注入初期,倾斜地层CO2的总注入量小于水平地层,随着注入时间延长,倾斜地层CO2的总注入量逐渐接近并超过水平地层;注入20年后,相较于水平地层,倾斜地层倾角越大越有助于增加CO2的总注入量,这一研究结果与前人基于低渗倾斜地层的研究结论正好相反。地层倾角的存在会促进CO2向浅部运移,倾角越大,CO2向浅部含水层和大气泄露的风险越大。因此,在CO2地质封存场地选址中,应充分考虑倾斜地层对封存效率及安全性的影响。     

数值模拟在沂水铁矿区地下水环境影响评价中的应用

地下水数值模拟在矿区地下水环境评价中应用较少,通过对山东沂水铁矿矿区进行水文地质详细勘察,建立了尾矿库及矿区地下水水流及水质数学模型,预测和评价了该矿建设实施过程中对地下水环境可能造成的直接影响和间接危害。结论为矿山建设阶段和运行阶段正常情况下,尾矿区水位水质变化对地下水环境没有明显的影响,非正常情况或者事故状态下,预测污染因子在泄漏点附近一定范围出现超标现象;采矿区矿井排水对当地浅层地下水位影响较大。针对这种影响和危害提出防治措施,为沂水铁矿建设项目选址决策、工程设计和环境管理提供科学依据。     

基于数值模拟的含水层参数识别

利用地下水流数值模拟软件Modflow耦合大型抽水试验和长观孔水位两个模型的方法,对含水层参数进行了识别与校验,该方法求得的含水层参数避免了只利用抽水试验模型校验所带来的不确定性.同时利用抽水实验数据进行抽水与恢复的全过程曲线拟合,水位降深模拟相对误差小于6%,并且对均衡水量、泉水的溢出量以及末流场拟合程度进行了分析,均衡水量模拟相对误差最大为2.6%,泉水溢出量模拟相对误差最大为8.14%,末流场拟合程度也较好,从而提高了含水层参数的准确性.实例研究表明,这种求参方法精度高、切实可行,可以推广到其他的含水层参数确定中.     

断层相互作用的模拟研究

以库仑破裂应力变化计算为基础,研究断层的相互作用。从震源断层和投影断层两个角度出发,研究5种地震断层模型分别描述地震断层和投影断层时库仑破裂应力变化的分布特征,分析震源断层以及投影断层的不同滑动机制对库仑破裂应力变化分布的影响。分析发现,断层的相互作用与断层的滑动机制关系密切;走滑断层还与其左右旋有一定关系;除斜滑断层外,其他断层之间的相互作用呈现一定的对称关系。     

二氧化碳羽流地热系统中井间距和储层渗透率对热提取率的影响:以松辽盆地为例

二氧化碳羽流地热系统(CPGS)是一种新的地热能的开采技术,其以超临界CO₂作为地下热能载体,利用天然孔隙介质,实现深部地热资源的提取与CO₂地质储存的双重目的。以松辽盆地中央凹陷区泉头组三、四段为目标储层,运用TOUGH2/ECO2H软件建立了平面二维羽流地热模型,且对地下载热流体进行了数值模拟,定量分析了注入井与生产井井间距离以及储层渗透率对热提取率的影响。模拟结果显示,羽流地热系统的热提取率随着注入井与生产井的井间距离和储层渗透率的增大而增大。为提高CO₂羽流地热系统的能量输出,应选择“中等渗透率(模型为10-15~10-14m2)、注入井与生产井的井间距离长(模型为707.10 m)”的地层作为热储层。      

VG模型参数选择对咸水层CO2 封存的影响研究

在使用TOUGH2程序模拟咸水层CO2 封存时,常使用VG模型计算岩石表面毛细压力,而岩石表面毛细压力的大小
则会直接影响CO2 在咸水层中运移形式和储存量。总结了不同类型常见砂泥岩的VG模型参数取值范围,基于松辽盆地典型储
盖地质结构特征,运用TOUGH2构建了二维CO2 封存模型,设计3组算例对比分析了VG参数取值对咸水层CO2 封存的影响。
研究结果表明:VG模型参数值大小取决于岩石的性质,TOUGH2使用的VG模型缺省值仅适用于小部分岩石;盖层的3个VG
模型参数取值对咸水层CO2 封存效果影响很大,单纯微调部分VG参数仍不能提高模拟可信度,而对于高、中渗透率储层,VG模
型参数取值对模拟结果影响较小。因此,咸水层CO2 封存模拟时,应结合储盖层岩性特征赋VG模型参数值。      

2018-01-23阿拉斯加海啸的数值模拟研究

利用Okada模型计算2018-01-23 09:31（UTC）阿拉斯加湾7.9级地震引发的海啸的初始场信息,利用COMCOT模型模拟海啸传播。比较海啸首波振幅和到达时间模拟值与实测值显示,振幅差异在4 cm以内,时间差异在4 min以内。模拟结果与观测资料吻合,揭示阿拉斯加地震引发的海啸强度弱,同时反映海啸初始场参数的选择合理有效,海啸模拟计算结果真实可靠。