一、三维有限元多相流程序的开发及其在地下压缩空气电力储藏和二氧化碳煤层固定中的应用（论文文献综述）
马青松[1]（2021）在《复杂数字岩心建模在CO2-EOR模拟中的应用》文中研究表明二氧化碳强化采油（CO2-EOR）是将CO2注入油藏,利用CO2与油的物理化学作用,提高石油采收率,并实现CO2有效封存的一种技术,已在国内外广泛应用。影响CO2-EOR效果的主要因素之一是储层岩石的非均质性。在储层岩石内,非均质的孔隙结构通过与CO2-油的扩散传质以及多相流动的耦合作用,控制CO2与油的驱替过程和空间分布。目前,在孔隙尺度上,对混相和近混相条件下CO2驱油行为的数值模拟研究较少,导致孔隙结构异质性对CO2/油驱替过程的影响规律和作用机制认识不足,影响了CO2-EOR注入方案的优化设计与经济性分析。在孔隙尺度上对复杂多孔介质内CO2驱油行为的数值模拟,需要借助多孔介质数字岩心模型设置流动通道几何,以及能反映驱替过程物理本质的数学模型。本文首先提出了基于计算机断层扫描（CT）图像、颗粒大小分布和孔隙度测量数据构建非均质复杂数字岩心的建模方法。该方法基于不同大小颗粒的填充、生长、移动和收缩过程的模拟,生成与目标多孔介质孔隙和颗粒特征几乎一致的非均质数字岩心。在此基础上,本文开发了具有多目标、批处理、友好图形界面等优点的复杂数字岩心建模分析软件Pore&Flow Analysis,可以为格子-玻尔兹曼方法（LBM）和COMSOL等孔隙尺度数值方法或者模拟器提供多孔介质孔隙结构文件。基于相场法,本文分别构建了非混相、近混相和混相条件下描述多孔介质内扩散-多相流动耦合过程的CO2/油驱替数学模型,结合自主开发的复杂数字岩心建模软件,在孔隙尺度上数值模拟了非均质多孔介质内非混相、近混相和混相条件下的CO2/油驱替行为,揭示了不同CO2注入速度、CO2-油扩散系数及非均质孔隙结构对采油效率的影响。模拟结果表明:1)与非混相驱油相比,近混相驱油可以在一定程度上增加CO2扫掠面积,但不能改善对小孔喉中油的驱替;2)对于混相驱油,CO2优先驱替大孔喉中的油,随后逐渐侵入小孔喉,明显改善了对小孔喉中油的驱替效果;3)为了显着提高采油效率,混相驱油是首选方案,但提高CO2扩散系数对采收率的提高作用很小;4)对于非混相驱油,高CO2注入速度可以加快采油过程,但是无法显着提高采油率,在近混相条件下低CO2注入速度反而更有利于提高采油效率。
叶磊[2]（2020）在《基于TOUGH-FLAC集成的含水层压气储能THM多场耦合研究》文中指出随着化石能源的消耗和环境问题的愈发严重,人们越来越重视可再生能源技术的发展,但可再生能源技术存在一些不足:可再生能源发电存在阶段性,直接接入电网会加重电网负担,破坏电网稳定性。因此大规模储能技术成为了可再生能源发展的重要环节。压缩空气储能作为仅有的两种百兆瓦级别的储能技术,不仅可以满足可再生能源发电的储存需要,更有无污染、安全性高、选址要求相对较低等优点。而地下含水层压缩空气储能技术（Compressed Air Energy Storage System in Aquifers,缩写为CAESA）是在压缩空气储能技术的基础上的进一步拓展,它用地下含水岩层替代传统压缩空气储能技术的储气罐,利用地下水提供压力,进一步缩减了成本,同时降低了发电站的选址要求。本文立足地下含水层压缩空气储能技术,耦合利用TOUGH2软件和FLAC3D软件构建了地下含水层储气库模型,对含水层压缩空气储能系统进行了THM（Thermo-Hydro-Mechanical）三场耦合分析。根据德国Huntorf压气储能电站相关参数设计了一个日循环CAESA系统,结果表明含水层渗透率和地质构造等固有条件对CAESA系统的影响起决定性作用,含水层渗透率过低系统无法运行,过高则会导致能量效率降低;而三种地质构造中,背斜构造最有利,循环周期最大、应力和位移变化最小,向斜构造条件最差。系统注气形成气囊会导致上下岩层向两侧位移,注气井位置上下岩层应力积聚最严重,随着系统循环进行,含水层中应力逐渐趋于初始状态,顶部位移部分恢复,但上下岩层应力变化极为缓慢,相对于含水层呈现滞后状态。该论文有图62幅,表10个,参考文献120篇。
陶静[3]（2020）在《液氮预注后页岩压裂的损伤破裂机理研究》文中研究指明页岩气储层的无水压裂技术可以有效解决水基压裂液造成的水锁效应和环境污染问题。针对我国页岩气储层黏土含量较高且主要分布在干旱缺水地区的特点,在现有氮气压裂技术研究的基础上,通过液氮预注来改善压裂效果,从而提高页岩气产量。本文综合采用试验研究、理论分析和数值模拟等方法对液氮预注后氮气压裂过程中页岩的损伤演化规律和破裂机理进行了系统研究,主要得到如下结论:（1）通过单轴压缩、劈裂拉伸和渗透性试验,研究了层理对页岩物理力学特性的影响,同时考虑液氮的冷却作用,研究了不同储层温度下页岩试样液氮作用后的拉伸、压缩特性和渗透率演化规律。结果表明:层理分布对页岩的抗压、抗拉强度、渗透率和破坏形式有较大的影响;液氮冷却作用后页岩弹性模量和拉压强度随温差增大近似呈指数下降,而渗透率随温差的增大近似呈指数增加,增大幅度达3个量级。（2）研制了高温高压三轴液氮辅助压裂实验系统,可实现高温高压三轴条件下页岩试样液氮预注后的氮气压裂实验,并研究了液氮预注时间、岩样温度和围压等对破裂压力的影响。结果表明:液氮预注能较大幅度的降低氮气压裂的破裂压力,最大降低幅度达65%;破裂压力随液氮注入时间和岩样温度的增加近似呈指数下降,而随着围压的增大近似呈线性增大。（3）借助于三维数字扫描系统,对试样破裂面进行三维重构,得到了破裂面的形貌特征,分析得到液氮注入后试样破裂面粗糙度明显增加,粗糙度提高表明岩样内部裂纹发育更加充分,所产生的裂隙空间能够连通更多的孔隙结构。借助于电镜扫描系统,得到了压裂岩样断口的细观形貌特征,温度应力引起的断口形貌特征表明液氮冷却作用下岩样内部裂纹萌生和扩展,从而强度降低,以致氮气压裂时所需的压力降低。其中,层状撕裂断口的出现是破裂面粗糙度增大的主要原因。（4）将页岩气储层氮气压裂视为应力场、渗流场及温度场的全耦合作用过程,建立了相应的热-流-固耦合模型,该模型考虑了液氮冷却作用下温差和热膨胀系数非均质性导致的温度应力及氮气的密度、粘度随温度和压力变化的特点。依据损伤对岩石弹模、热传导系数和强度的弱化作用及孔隙率和渗透率的增强作用,建立了考虑围岩损伤演化作用的钻孔围岩热-流-固耦合数值模型,并实现了钻孔围岩液氮预注后氮气压裂的数值求解,将数值计算结果与理论解、试验结果进行比较,有较好的印证性。（5）基于建立的热-流-固-损伤耦合数值计算模型,对液氮预注后不同储层条件下页岩氮气压裂的损伤演化规律进行了系统的研究。结果表明:液氮的注入使得钻孔围岩形成一系列沿层理的平行拉伸裂纹,当注入氮气压裂时,液氮冷却作用引起的裂纹在氮气的驱动下继续向前扩展,从而形成多条贯穿的主裂纹;液氮的注入时间主要影响损伤破坏范围,液氮的注入速度主要影响损伤破坏程度,而储层的温度对损伤破坏程度和范围均有较大影响。此外,地应力状态和层理倾角对压裂过程中裂纹的扩展方向有较大的影响。该论文有图151幅,表20个,参考文献223篇。
陈骥[4]（2020）在《裂隙型多孔介质粗糙度和渗流特性的分形研究》文中认为多孔介质是一类由固体骨架和微小孔隙组成的物质的总称。多孔介质的种类繁多,按照其内部孔隙结构和形态,可以分为孔隙型多孔介质、裂缝型多孔介质、多重介质。自然界中多孔介质的形态不是单独存在的,大多是由多孔基质和裂缝网络构成的双重介质。而大量研究者只研究其简单形态的渗流特性,假设孔隙和裂缝分布均匀,内表面光滑。然而裂隙型多孔介质内部结构非常复杂,孔隙和裂缝是随机、无序分布的,孔道内表面是粗糙的。因此,本文基于分形理论和多重介质渗流特性,建立了孔道表面粗糙度和孔道随机分布的渗流分形模型,研究了分形维数、迂曲度、粗糙度、毛细管状形状因子、气体滑移因子、裂缝开度、孔道随机性和异质性对粗糙度双重介质的渗流影响。本文的研究属于地球物理学,理论物理学和复杂性科学等交叉范畴热点研究之一。另外,在机械密封中,流体通过非金属垫片的泄露问题也可以用裂隙型介质渗流模型来描述。本文具体工作如下:基于多孔介质建立了分形表面粗糙元的三棱锥几何模型;然后分别提出了裂缝平板和圆柱毛细管的表面相对粗糙度的分形模型,所得的模型中不含有经验常数,模型中的每一个参数都有具体的物理意义;根据相对粗糙度的分形模型对雷诺数和范宁摩擦因子进行了推导,验证了本文模型的准确性;最后讨论了表面粗糙度随粗糙元几何参数和分形维数对相对粗糙度的影响。另外,数值模拟也是研究多孔介质渗流的有效方式。本文基于蒙特卡罗模拟方法,提出了一种新算法来模拟粗糙表面的生成过程。研究发现分形维数主要影响着表面粗糙元分布的密集程度和高度的频率值分布,而粗糙轮廓主要影响着表面粗糙元高度的最大波动幅度值。裂隙型多孔介质的分形维数,微通道的表面相对粗糙度、形态,以及相关结构参数对渗流特性有着重要影响。本文提出了毛细管形状因子,分别得到了多孔基质和裂缝介质粗糙体积流量的分形模型,并分析了各重要参数对分形渗透率的影响。探讨发现相对粗糙度、分形维数和形状对渗透率影响显着,另外,裂隙型多孔介质中,裂缝介质是主要的传输系统。气相渗流也是研究多孔介质渗流特性中重要的一部分。本文考虑了粗糙度和毛细管形状的影响,得到了饱和气体在裂隙型多孔介质中的粗糙分形渗透率模型,并验证了本文模型是合理的;得到了气体滑移因子的表达式,它们是分形维数和多孔介质结构参数的函数;最后,分析了多孔介质结构参数和分形维数对渗流特性和滑移因子的影响。
王李子[5]（2020）在《严寒地区空气源热泵直凝地板辐射传热及冷凝特性研究》文中研究指明随着社会的持续发展和进步,我国建筑能耗逐年增长,其中北方供暖能耗占比较大,同时北方现有燃煤、燃气的供暖方式所带来的环境问题也引起社会的广泛关注。在供暖需求和环境污染的双重压力下,采取节能环保的供暖方式十分必要。空气源热泵直凝地板辐射供暖系统以其高效环保的特点备受青睐,但该系统在国内推出的时间较短,目前尚处于发展不完全成熟的阶段,因此各方面技术和规范并不完善,属于一种新型的地板辐射供暖系统。为了深入的研究该系统,本文从系统制冷剂的选择、影响系统供暖效果的因素、地盘管铺设的最佳长度以及管内的冷凝换热情况等几方面进行了研究分析,主要工作如下:（1）本文从制冷剂基本物性参数、理论循环性能系数、系统压力、冷凝换热系数以及压缩机排气量等方面对R410A、R407C、R22、R32、R134a五种制冷剂进行综合分析比较。由于R410A无毒不可燃,不会破坏臭氧层及引发温室效应,热力学特性和物理特性都非常接近共沸制冷剂,传热性能好,所需设备尺寸小,适用于低温环境下的空气源热泵系统,因此选用R410A作为该系统制冷剂。（2）本文运用FLUENT软件对不同的热媒温度、室内温度、管间距、管径和面层材料进行模拟,得到相应的地板上、下表面热流密度和地板表面温度,并将其作成表格供实际工程参考。为了衡量五种因素对热流密度的影响,引入热流密度相对变化率,可得地板向上传热时热媒温度影响程度最强,管径影响程度最弱,地板向下传热时热媒温度影响程度最强,面层材料影响程度最弱。在满足室内热负荷的基础上,系统的热媒温度控制在35～40℃,管间距控制在150～200mm,既可以满足人体对舒适度的要求又节约能源。（3）为提高系统换热能力,本文以尺寸为5.7m×3.9m×3.3m的房间为例,通过模拟地盘管内制冷剂蒸汽液化过程,得出地盘管铺设最佳长度为21.3m;通过设置制冷剂不同的质量流量、冷凝温度和地盘管不同的管径,来对三种因素对制冷剂冷凝换热能力的影响进行分析。在其他条件不变的情况下,质量流量越大、冷凝温度越低、管径越小时,地盘管内凝结液膜厚度越薄,导致热阻越小,冷凝换热系数越大,换热效果越明显。
周玲[6]（2020）在《青海省贵德县扎仓沟地热田成因机理及开采潜力研究》文中提出人类社会的发展伴随着能源利用的变革和能源利用量的飞速增长,而传统化石燃料为主的的能源结构给环境带来了巨大的压力,因此,为解决能源的可持续利用,调整能源结构、推动可再生能源的开发和利用已是当务之急。地热能作为重要的可再生能源,因其清洁、集中且稳定等优点现在越来越受到人们的关注。我国地热资源丰富,干热岩储量巨大,其中青藏高原南部的干热岩储量占中国大陆地区总量的20.5%,EGS（Enhanced Geothermal Systems,增强型地热系统）是开发深部干热岩地热资源的重要方法。为了解决EGS中储层压裂改造和热能稳定开采这两大核心问题,规划设计更符合实际场地要求的EGS工程,首先要探究地热场地的形成原因,评估地热田地热资源量及合理预测场地热产出能力,然后根据场地资料设计合理的压裂和产热方案,才能给实际工程提供理论指导。针对以上问题,本文以青海省贵德县扎仓沟地热田为研究对象。首先,根据研究区的构造条件、地层特征以及地热地质条件,分析区域地球物理特征、水文地球化学特征、钻井资料,提出了扎仓沟地热田的概念模型并计算和评估地热资源量。扎仓沟地热田的基底主要为印支期花岗闪长岩,是很好的干热型地热资源的热储层,主要地层为中三叠系和新近系,中三叠系地层岩性为有利于形成良好热储的硬砂质长石砂岩、长石石英砂岩和砂岩夹板岩,新近系地层岩性为具有隔热保温作用的砂岩、泥岩及薄层钙质砂岩。区内主要断裂有二组热光断裂和扎仓断裂。热光断裂走向为NW、NNW向的逆断层,属于压扭性断层;扎仓断裂走向为NE向的正断层,属于张扭性断层。扎仓断裂为导热导水通道,有利于深部热源和热水的向上运移。根据地热地质条件和地下热水赋存的规律及特征,扎仓地热田3 km以上地热系统为断裂深循环型水热地热系统,将3km以下为强烈构造活动带型干热岩地热系统。地下3000m以下的分层地热流值为89.0mW/m2和134.3mW/m2,远高于中国的平均值和全球平均热流量值,根据静态法计算研究区4.7km以上地层的地热储量为1.01×1019J,相当于3.45亿吨标准煤热量,根据规范划分,地下03km的水热型地热资源区属于中规模中温地热田,地下34.7km的干热型地热资源区属于大规模高温地热田。为探究地下热储层物理力学性质,采集ZR1井和ZR2井岩样和地热田的野外露头样,开展矿物成分、化学成分、热物理性质和力学性质试验,热储层主要岩性为花岗闪长岩、黑云母闪长岩和石英闪长岩,其主要的矿物成分为石英、钾长石、斜长石和黑云母。岩石中Si的含量占66%,其次为Al、Mg、K、Ca、Fe、Na。扎仓沟热储层的平均密度为2709kg/m3,平均导热系数为3.23W/（m·K）,比热容为0.741kJ/（kg·K）。岩石中的孔隙和裂隙均较少,且多数孔隙单独存在,需要经过人工压裂改造才能在地下热储层建立连通性良好的裂隙网络。基于场地测井资料和测温曲线,破碎带主要集中在11101130m,14301490m,37003740m和42104320m四个层段,根据储层温度和裂隙发育程度,选择地下42104320m作为热储层,通过类比扎仓沟地热田地下33003400m和共和恰卜恰场地36003700m的压裂方案,得到扎仓沟地热田地下42104320m热储压裂方案的压裂结果为裂缝半长为500m,裂缝的平均高度110m,裂缝开度5mm,导流能力为100mD·m,平均裂缝渗透率为20D。在此压裂结果的基础上建立水热耦合数值模型进行换热模拟,模型运行期间内扎仓沟地热储层的生产温度从192.89℃降为169.49℃,经济寿命约为27年,发电总量为1211.8GW·h,大致相当于10个羊八井地热发电站的年发电量,基于该模型计算扎仓沟地热田4.7km以上地层30年的动态热储量为0.66×1018J,为静态法计算储量的6.6%。为探究最佳生产方案,首先对地温梯度、导热系数、孔隙率、注采深度、裂缝渗透率、井间距、注水温度及注水速度进行敏感性分析,得到对产能影响较大的因素,通过神经网络算法进一步分析单因子和因子交互对EGS系统的影响。分析结果显示,注入速度和井间距对生产温度造成的影响大,其次为裂隙渗透率,注入温度的影响最小。注入温度和裂隙渗透率对流动阻抗造成的影响较大,其次为注入速度,井间距的影响最小。注入速度和井间距对电功率造成的影响较大,其次为注入温度,裂隙渗透率的影响最小。注入速度对发电效率的影响最大,其次为裂隙渗透率,注入温度和井间距的影响较小。综合分析得到,井间距600m,裂隙渗透率2×10-10m2,注入温度55℃,注入速度60kg/s为最佳生产方案,30年间,累计发电量为1739.6GW·h,大致相当于15个羊八井地热发电站的年发电量,累计产热量为3.44×1016J,折合标准煤为1.17×106吨,对比基础模型,采热量约提高45%。基于该模型计算扎仓沟地热田4.7km以上地层30年的动态热储量为0.8×1018J,为静态法计算储量的8.0%。通过经济性分析系统工作30年内,拟建的EGS电厂在这项工作中的总成本预计为5699万美元,累积发电和碳交易收入11198万美元,总收益为5499万美元,减少温室气体排放量在0.5882.032 Mt。
喻浩[7]（2019）在《深部含水层压缩二氧化碳储能系统的数值模拟研究》文中研究表明能源是世界发展和经济增长的最基本的驱动力。传统化石能源大规模的开发和利用导致了能源短缺、资源争夺、环境污染、全球气候变暖等一系列资源和环境问题,大力发展节能高效、低碳环保的可再生能源已经成为世界各国能源发展战略的重要选择与必然趋势。然而,由于可再生能源固有的间歇性和不稳定性等特点限制了其在发电并网中的应用,导致出现了大量的“弃风”、“弃光”现象。大规模电力储能技术被认为是解决可再生能源出力波动性和不稳定性的主要措施之一。目前世界上已有的电力储能技术中,压缩空气储能系统是非常契合可再生能源利用的大规模储能技术。然而,压缩空气储能系统存在储能密度低以及大规模储气受地理条件限制等问题,结合当前对含水层压缩空气储能技术和地表储气罐压缩二氧化碳储能系统的研究,本文提出了一种深部含水层压缩二氧化碳储能系统方案,并对该系统运行过程中地下储能部分的水动力与热力学行为进行详细的数值模拟研究。研究的主要内容和结论如下:（1）建立了深部含水层压缩二氧化碳储能系统概念模型。研究并提出了深部含水层压缩二氧化碳储能系统的运行方案,分析了二氧化碳-水-热在含水层中运动过程及在井筒中流动过程的原理与控制方程,简要介绍了数值模拟软件TOUGH2、T2Well及其子模块ECO2N和EOS3的功能。（2）建立了深部含水层压缩二氧化碳储能系统地下储能部分的三维数值模型,并开展了热力学分析研究。采用T2Well/ECO2N程序对系统初始气囊建立阶段和后续储-释能循环阶段进行了数值模拟计算,分析了系统运行过程中的井筒-含水层压力温度响应、气体饱和度变化、能量效率变化以及总应力增量变化。分析结果表明:由于大量CO2抽注以及含水层进气值影响和相对渗透率变化等,系统运行过程中井筒和含水层会出现较大的压力循环变化;由于注入超临界二氧化碳温度低于赋存环境温度,注入含水层的二氧化碳会受到周围地层中地温热量补给,整个系统具有良好的储能效率;系统运行过程中的能量损失主要是高压二氧化碳在含水层中的扩散损失和压力向含水层中的消散;在设计的注入速率下,含水层总应力增量变化不会对盖层的安全稳定产生影响。（3）通过数值模拟详细地研究了含水层性质和运行参数对整个系统运行的影响。分析了不同范围的含水层埋深、厚度、孔隙度、渗透率和井筒贯穿含水层深度、储能规模等因素对整个系统运行过程中水气流动规律以及能量效率变化的影响。分析结果表明:应综合考虑地表设备和地下储能效率要求,选择合理的含水层埋深;在井筒均贯穿含水层的条件下,含水层厚度越大越有利于系统的安全稳定运行;含水层孔隙度越大,单位含水层空间内储存的气体量越多,储能效果越好;过高和过低的含水层渗透率都不利于系统的运行,存在最佳的含水层渗透率范围既能保证大规模的抽采,又具有较高的储能效率;对于选定的含水层,井筒在含水层中的射开深度越深越能更好发挥含水层经济效益;在保证系统安全稳定运行前提下,更大循环注采速率能够获得更多的地热能量的补充,能够获得更高的储能效率和更大的储能规模。（4）采用相同的模型和地层井筒参数进行深部含水层压缩空气储能系统数值模拟研究,将模拟结果与深部含水层压缩二氧化碳储能系统模拟结果进行对比研究。分析了两种系统运行过程中的井筒-含水层压力温度响应、气体饱和度变化、能量效率变化差异。分析结果表明:由于大量气体抽注以及含水层进气值影响和相对渗透率变化等,CCESA系统和CAESA系统运行过程中井筒和含水层会出现较大的压力变化,但CAESA系统运行过程中压力变化范围更大;由于注入超临界二氧化碳温度低于地层温度,热量流的方向会从周围地层向靠近井筒附近的二氧化碳传递,而注入空气温度高于地层温度,热量流的方向则从井筒向周围地层扩散;相同运行时间内,CAESA系统中空气在含水层中的横向扩散距离要远大于CCESA系统中二氧化碳的横向扩散距离;CAESA系统和CCESA系统运行过程中的能量损失均主要是高压气体在含水层中的扩散损失和压力向含水层中的消散,但CAESA系统在含水层中的损失要远高于CCESA系统,而且CCESA系统会受到周围地层中地温热量的补给,所以CCESA系统的储能效率要远优于CAESA系统。
张荣[8]（2019）在《复合煤层水力冲孔卸压增透机制及高效瓦斯抽采方法研究》文中提出构造煤是原生煤在经历了复杂地质构造作用后形成的一种极度破碎粉化煤体,具有强度低,瓦斯含量高,渗透性差的特点,导致绝大部分的煤与瓦斯突出事故都发生在有构造煤的地方。在我国焦作矿区,由于经历了多期复杂地质构造运动,形成了一种特殊的复合煤层,煤层上部为受构造作用破坏较轻的坚硬煤体（本文称为原生煤）,下部为受构造破坏严重的松软构造煤。该复合煤层煤体性质差异大,瓦斯抽采异常困难。许多传统的单一煤层瓦斯抽放措施应用效果均不明显,导致煤与瓦斯突出事故频发。本文针对该复合煤层瓦斯治理的难题,以古汉山矿16采区为研究背景,通过理论分析,现场考察及实验室研究,获得复合煤层中原生煤和构造煤的基础物性参数、孔隙结构、瓦斯吸附解吸性能以及力学损伤行为和渗透率演化特性。基于煤层特性,提出了水力冲孔瓦斯抽采技术,利用数值模拟、实验室实验和理论分析相结合的方法揭示了复合煤层水力冲孔卸压增透机理。在现场开展大量的工程试验,对复合煤层水力冲孔瓦斯抽采技术的实际应用效果进行考察研究。本文的主要结论如下:（1）构造煤在经历了特殊地质构造运动后,微观物理结构被严重破坏,孔隙裂隙系统显着发育,微孔和小孔孔容分别为原生煤的8.209.48倍和10.4110.97倍。微观结构的差异导致构造煤比原生煤具有更强的吸附解吸性能,构造煤的极限瓦斯吸附量为47.29 m3/t,高于原生煤的40.68 m3/t,瓦斯放散初速度高达33.844.4 mmHg,是原生煤的1.62.2倍。构造煤的坚固性系数平均值仅为0.2,原生煤坚固性系数是其7.5倍。复合煤层中的构造煤分层更容易积聚大量的瓦斯能,且其具有很低的力学强度和较高的初始瓦斯解吸放散能力,使煤与瓦斯突出风险极大增加。（2）复合煤层中的原生煤的力学强度显着高于构造煤,其单轴抗压强度为构造煤的3.63倍,三轴抗压强度为构造煤的2.052.70倍,内聚力为构造煤的3.3倍,平均弹性模量为构造煤的8.8倍,泊松比为构造煤的62.5%。在加轴压卸围压力学路径下,原生煤和构造煤的平均峰值强度分别降低到加轴压定围压力学路径下的31%和42%,加轴压卸围压力学路径导致两种煤体更容易同时发生破坏。（3）静水压50 MPa卸载到2 MPa的过程中,原生煤的渗透率提高了792.2倍,构造煤的渗透率提高了76.3倍。表明即使煤体没有发生宏观破坏,但通过卸荷仍可以实现煤体渗透率的增加。加轴压定围压力学路径下煤体发生损伤后,构造煤的渗透率没有发生明显的提高,原生煤的渗透率增加到初始渗透率的65.9117.0倍;加轴压卸围压力学路径下煤体发生损伤后,构造煤的渗透率提高了1.87.2倍,原生煤的渗透率提高了108.93127.5倍。渗透率测定结果表明,原生煤损伤后的渗透率增加幅度要显着大于构造煤,且增透路径要更加优于构造煤。单纯的“损伤”无法使构造煤煤体获得有效的增透,“损伤”后有效的“卸荷”才是其增透的主要途径。（4）复合煤层进行高压水力冲孔后,构造煤体能够被有效冲出,钻孔平均出煤率为0.48 t/m,复合煤层钻孔几何结构为下部构造煤分层直径1.5 m,上部原生煤分层直径0.1 m。数值模拟实验表明,孔洞的形成使复合煤层中的应力扰动范围显着扩大,与普通钻孔相比,应力扰动的范围提高了4.88.5倍。钻孔周围煤体的应力演化路径为最大主应力不断增加,最小主应力不断减小的过程,对应于三轴力学实验中的加轴压卸围压力学路径。水力冲孔使单个钻孔周围发生损伤破坏的煤体体积提高了78.5倍。钻孔周围渗透率发生显着提高的范围在总体上扩大了8倍,钻孔瓦斯抽采有效半径提高了2.43.3倍。（5）采用先进的高压水力冲孔一体化装备,完善采掘、分离、抽采及监测系统保障,同时制定明确的施工工艺流程,极大地提升了水力冲孔瓦斯抽采技术。现场实测结果表明,与普通钻孔相比,水力冲孔能够显着提高钻孔瓦斯抽采效率,确保煤巷安全掘进。对复合煤层进行水力冲孔瓦斯抽采一年后,煤层渗透率由初始的0.0007 mD提高到0.06 mD,增加了87倍;孔洞的形成为煤层膨胀提供了充足的空间;水力冲孔钻孔高浓度瓦斯抽采期提高了4.910倍,365天内平均百米瓦斯抽采纯量由普通钻孔的0.018 m3/min.hm提高到0.072 m3/min.hm;水力冲孔钻孔数目仅为普通钻孔数89.7%的前提下,瓦斯预抽期由普通钻孔的1425天降低到336天。复合煤层水力冲孔瓦斯预抽结束后,煤巷平均掘进速度提高了1.6倍,达到4.4 m/d,掘进期间突出危险性显着降低。该论文有图119幅,表22个,参考文献164篇。
张奇[9]（2019）在《低渗透页岩层压裂改造的热—流—固耦合机理及应用研究》文中认为页岩气作为储量丰富且清洁、环保的非常规能源,已成为化石燃料的重要替代品。我国页岩气储量丰富的西南地区由于地质构造复杂、断层多、水资源匮乏等因素,使得传统的水力压裂难以开展,因此,迫切需要构建适合中国地质条件的储层改造理论和开采技术。本文以压裂改造页岩气储层为背景,综合采用理论建模、数值模拟和室内试验相结合的方式研究了注入流体改造页岩储层中的岩体损伤演化规律和低渗透储层压裂改造的机理,取得了以下创新性成果:（1）考虑到深部页岩气储层存在温度场作用及可压缩流体的密度、粘度随温度和压力变化的流动特点,将页岩气储层压裂改造问题视为应力场、渗流场及温度场的全耦合作用过程,建立了页岩层介质的热-流-固全耦合模型,较现有的流-固耦合模型更有效地反应深部页岩气储层的地质条件。并针对上述模型提出了联合Matlab与Comsol基于增量迭代法的有限元求解方法,并将模型模拟结果与理论解、试验结果比对验证模型的正确性。（2）建立了考虑围岩损伤演化作用的页岩层压裂改造钻孔围岩热-流-固耦合数值模型,采用损伤理论来描述损伤对岩石弹性模量、渗透率、热传导系数的弱化作用,分析得到了地应力条件、围岩温度、压裂液体温度及注入速率对钻孔围岩裂隙萌生及扩展的影响规律。并借助于岩石的拉破坏与剪破坏准则,给出了不同条件下钻孔围岩裂隙扩展机理的差异性,可为页岩层压裂改造钻孔参数优化设计提供理论依据。（3）考虑到页岩气储层存在大量节理构造的特点,分析了节理分布对页岩气储层压裂改造钻孔围岩裂隙萌生及扩展规律的影响,研究得到了钻孔围岩裂隙扩展路径与节理构造之间存在4种交叉关系:嵌入型、直接穿越型、L型交叉和T型交叉,揭示了含节理页岩气储层在不同地应力及节理构造条件下压裂钻孔围岩裂隙网络的演化机制。（4）借助于美国宾州立大学的标准三轴压裂试验系统,分别就驱动压裂流体为水、氦气、液态二氧化碳、氮气和超临界二氧化碳对美国犹他州Green River组页岩进行了压裂试验测定和微细观断口形貌观测,引入了表征压裂效果的3个参量:裂隙迂曲度、裂隙扩展距离和楔入孔径,比较得出氮气和超临界二氧化碳压裂效果明显优于其它压裂流体。
谢威[10]（2019）在《充气形成坡体非饱和区截排地下水机理研究》文中认为降雨引起的坡体地下变化是滑坡的主要诱发因素。降雨通过坡面入渗和后缘渗流补给坡体地下水,对于上游存在面积广阔的汇水区域的潜在滑坡区,后缘渗流补给是地下水的主要来源。滑坡抢险过程要求快速有效阻止降雨对潜在滑体的地下水补给,但目前的边坡截排水措施面临诸多困难,探索主动高效的截排水方法仍是当前迫切之需。充气截排水方法通过注气在边坡后缘来水路径上形成局部渗透系数较低的非饱和区截水帷幕,阻断后缘地下水补给,为实现快速截排地下水提供了新思路。本文基于大型边坡模型试验和气液两相流数值分析,研究了充气非饱和区的阻水机理,得出了坡体地下水位随充气时间和充气压力的变化规律,分析了充气非饱和阻水区内高压气体扩散运移特征和气液两相渗流场特征,探究了充气非饱和区特征与截水效果间的关系。主要成果如下:（1）边坡充气后可划分为三个区域:充气非饱和区、非饱和区上游水位升高区和非饱和区下游水位下降区。充气过程可分为非饱和区形成和非饱和区基本稳定两个阶段,非饱和区在持续充气维持下可以稳定发挥截水作用,有效降低下游地下水位,距离非饱和区较近处的地下水位降低速率和降幅较大,物理模型试验中单点充气时坡体下游地下水位的平均降幅可达13.2%以上。停充后非饱和区气压快速下降但仍能在一定时间内继续截水。（2）非饱和区内高压气体扩散运移特征经历了五个阶段的变化:气相不断向水相中溶解扩散的第一阶段,出现以不流动的封闭气泡形态存在的气相的第二阶段,气相开始在小部分孔径较大的连通孔隙中流动的第三阶段,发生气体突破气相沿优势渗流通道流动的第四阶段,原有气相渗流通道孔径扩张且渗流路径增加的第五阶段。此过程中非饱和区的水-气形态特征从气封闭系统逐渐过渡为双开敞系统,最终接近水封闭系统。（3）充气截水效果受充气压力影响显着,低于进气压力时充气始终无截水效果,在大于进气压力至高于突破压力的这一范围内,截排水效果随充气压力增大而提升,但不能超过最大充气压力以避免坡体的变形破坏。（4）基于充气截排水方法二维设计简图建立了阻水比与非饱和区特征之间的关系。阻水比与非饱和区长度呈线性关系,线性系数取决于渗透系数降幅;阻水比随非饱和区宽度增加先快速增加,而后逐渐趋于稳定,增速变化及稳定阻水比取决于渗透系数降幅。物理模型试验中多点充气扩展非饱和区范围时坡体下游地下水位的平均降幅可达27.3%以上。（5）非饱和区扩展过程中,渗流场由水流为主逐渐过渡为气流为主,单点充气非饱和区的形状在二维平面上大致呈椭圆形,多点充气非饱和区呈现近似的矩形,宽度不是单点充气非饱和区的简单叠加,扩展方向因受地下水渗流影响而偏向坡脚方向。
二、三维有限元多相流程序的开发及其在地下压缩空气电力储藏和二氧化碳煤层固定中的应用（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、三维有限元多相流程序的开发及其在地下压缩空气电力储藏和二氧化碳煤层固定中的应用（论文提纲范文）
（1）复杂数字岩心建模在CO2-EOR模拟中的应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 数字岩心及建模 |
| 1.2.1 数字岩心定义和构建方法 |
| 1.2.2 数字岩心在多相流模拟中的应用 |
| 1.3 CO_2-EOR中的多相流研究进展 |
| 1.3.1 CO_2-EOR涉及的多相流动 |
| 1.3.2 研究现状与主要问题 |
| 1.4 研究目的、内容及技术路线 |
| 1.4.1 研究目的 |
| 1.4.2 研究内容及技术路线 |
| 2 数字岩心建模软件设计与实现 |
| 2.1 建模原理与分析 |
| 2.1.1 复杂数字岩心构建原理与方法 |
| 2.1.2 孔渗特征分析计算方法 |
| 2.2 软件系统的设计 |
| 2.2.1 软件开发环境和依赖库 |
| 2.2.2 数字岩心构建模块 |
| 2.2.3 整体和局部孔渗特征分析模块 |
| 2.2.4 孔隙结构提取与输出模块 |
| 2.3 软件界面效果展示 |
| 2.3.1 构建数字岩心的操作流程 |
| 2.3.2 整体和局部孔渗特征计算 |
| 2.3.3 提取与输出孔隙结构文件 |
| 2.3.4 数字岩心的图像显示与操作 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 孔隙尺度非均质多孔介质内CO_2驱油数值模型 |
| 3.1 CO_2驱油数值模型与计算求解器 |
| 3.1.1 非混相和近混相驱替模型 |
| 3.1.2 混相驱替模型 |
| 3.1.3 数值计算求解器 |
| 3.2 驱替模型验证 |
| 3.2.1 非混相模型验证 |
| 3.2.2 混相模型验证 |
| 3.3 本章小结 |
| 4 异质性多孔介质内的CO_2驱油流动行为研究 |
| 4.1 CO_2驱替孔隙尺度模型和参数设置 |
| 4.1.1 孔隙几何、初始和边界条件设置 |
| 4.1.2 模型参数 |
| 4.1.3 数值求解方案细节 |
| 4.2 不同因素对CO_2/油流动行为影响 |
| 4.2.1 非混相、近混相和混相CO_2注入条件下流动行为和油采收率 |
| 4.2.2 非混相和近混相条件下注入速度对采收率的影响 |
| 4.2.3 混相条件下扩散系数对油采收率的影响 |
| 4.2.4 随机非均质孔隙结构对CO_2混相驱油的影响 |
| 4.3 本章小结 |
| 5 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 附录 A 非均质数字岩心建模软件的C++类信息 |
| 攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
| 致谢 |
（2）基于TOUGH-FLAC集成的含水层压气储能THM多场耦合研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| abstract |
| 变量注释表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 研究目的及意义 |
| 1.4 研究内容及研究方法 |
| 2 含水层压气储能THM耦合系统 |
| 2.1 耦合系统概述 |
| 2.2 系统硬件方案 |
| 2.3 系统软件方案 |
| 2.4 耦合分析模型 |
| 2.5 系统可行性分析 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 TOUGH-FLAC集成模拟器及其方法 |
| 3.1 TOUGH2软件介绍 |
| 3.2 FLAC3D软件介绍 |
| 3.3 TOUGH2-FLAC3D集成方法 |
| 4 系统参量敏感性分析 |
| 4.1 基本理论及分析指标 |
| 4.2 注气/抽气速率对系统的影响 |
| 4.3 井筛长度对系统的影响 |
| 4.4 含水层渗透率参量特征 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 储能系统T-H-M耦合作用分析 |
| 5.1 岩层应力场分析 |
| 5.2 含水层流场分析 |
| 5.3 系统热力学分析 |
| 5.4 分阶段注气方案 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 地质构造对储能系统的影响 |
| 6.1 储能区地质构造 |
| 6.2 构造条件的影响 |
| 6.3 本章小结 |
| 7 主要结论与展望 |
| 7.1 主要工作和结论 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
| 学位论文数据集 |
（3）液氮预注后页岩压裂的损伤破裂机理研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| abstract |
| 变量注释表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状与不足 |
| 1.3 研究内容及方法 |
| 1.4 主要创新点 |
| 2 液氮冷却作用后页岩的物理力学特性 |
| 2.1 试样采集与加工 |
| 2.2 试验设备与试验方案 |
| 2.3 页岩压缩力学特性 |
| 2.4 页岩拉伸力学特性 |
| 2.5 页岩渗透率特性 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 液氮预注后页岩氮气压裂试验研究 |
| 3.1 试验系统研制与试验步骤 |
| 3.2 试样制备与试验方案 |
| 3.3 不同条件下试样破裂压力变化规律 |
| 3.4 液氮冷却作用下页岩气储层压裂机理 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 压裂岩样损伤破裂的宏细观机制 |
| 4.1 压裂岩样损伤破坏的宏观特征 |
| 4.2 压裂岩样破裂面的三维形貌特征 |
| 4.3 压裂岩样细观损伤测试 |
| 4.4 压裂岩样断口的细观形貌特征 |
| 4.5 岩样破裂面宏细观破坏特征联系 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 基于损伤演化的页岩热-流-固耦合模型 |
| 5.1 页岩损伤破坏准则与力学参数演化模型 |
| 5.2 多物理场耦合模型 |
| 5.3 数值模型的有限元解法 |
| 5.4 模型验证 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 液氮预注对页岩气储层压裂损伤演化的影响 |
| 6.1 数值计算模型与参数 |
| 6.2 液氮注入时间的影响 |
| 6.3 强制对流换热系数的影响 |
| 6.4 储层温度的影响 |
| 6.5 地应力状态的影响 |
| 6.6 层理倾角的影响 |
| 6.7 本章小结 |
| 7 结论与展望 |
| 7.1 主要结论 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
| 学位论文数据集 |
（4）裂隙型多孔介质粗糙度和渗流特性的分形研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 粗糙裂隙渗流研究现状 |
| 1.2.1 粗糙表面表征方式及修正公式 |
| 1.2.2 基于表面粗糙度的研究 |
| 1.2.3 裂隙型多孔介质粗糙表面研究 |
| 1.3 裂隙型多孔介质渗流研究现状 |
| 1.3.1 达西定律及其使用范围 |
| 1.3.2 孔隙型多孔介质渗流特性 |
| 1.3.3 裂隙型多孔介质渗流特性 |
| 1.3.4 裂隙型多孔介质中的湿饱和渗流 |
| 1.3.5 裂隙型多孔介质中的干饱和渗流 |
| 1.4 本文主要工作 |
| 第二章 分形理论 |
| 2.1 分形几何及其性质 |
| 2.1.1 分形几何概述 |
| 2.1.2 分形的定义及特征 |
| 2.2 分形维数的计算方法 |
| 2.3 裂隙型多孔介质中的分形理论 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 多孔介质粗糙内表面的分形分析与数值模拟 |
| 3.1 粗糙表面的分形模型 |
| 3.1.1 表面粗糙描述 |
| 3.1.2 表面相对粗糙度的分形模型 |
| 3.1.3 微尺度通道内流动阻力分析 |
| 3.1.4 模型验证 |
| 3.1.5 结果与讨论 |
| 3.1.6 小结 |
| 3.2 粗糙分形表面的Monte Carlo模拟 |
| 3.2.1 粗糙元大小的分形蒙特卡罗表征 |
| 3.2.2 粗糙元轮廓的分形表征 |
| 3.2.3 粗糙元位置的确定 |
| 3.2.4 算法 |
| 3.2.5 结果与讨论 |
| 3.2.6 小结 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 粗糙裂隙型多孔介质中饱和分形渗流特性研究 |
| 4.1 粗糙裂隙型多孔介质中体积流量 |
| 4.1.1 粗糙基质单元体的体积流量 |
| 4.1.2 粗糙裂缝网络单元体的体积流量 |
| 4.2 粗糙裂隙型多孔介质的渗透率模型 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 粗糙裂隙型多孔介质中气体渗流特性的分形分析 |
| 5.1 气体在基质中的分形渗流 |
| 5.2 气体在裂缝网络中的分形渗流 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 创新 |
| 6.3 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 A 攻读硕士学位期间获得奖项和主要科研成果 |
（5）严寒地区空气源热泵直凝地板辐射传热及冷凝特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题研究背景与意义 |
| 1.2 空气源热泵发展及研究现状 |
| 1.2.1 空气源热泵的发展 |
| 1.2.2 国外研究现状 |
| 1.2.3 国内研究现状 |
| 1.3 低温地板辐射供暖发展及研究现状 |
| 1.3.1 低温地板辐射供暖的发展与特点 |
| 1.3.2 国外研究现状 |
| 1.3.3 国内研究现状 |
| 1.4 空气源热泵直凝地板辐射供暖系统的研究 |
| 1.4.1 系统形式及工作原理 |
| 1.4.2 系统特点 |
| 1.4.3 研究现状 |
| 1.5 课题研究的内容 |
| 2 空气源热泵直凝地板辐射供暖系统的数学模型 |
| 2.1 空气源热泵的数学模型 |
| 2.1.1 蒸发器的数学模型 |
| 2.1.2 压缩机的数学模型 |
| 2.1.3 电子膨胀阀的数学模型 |
| 2.2 辐射地板(冷凝器)的数学模型 |
| 2.2.1 物理模型 |
| 2.2.2 数学模型 |
| 2.3 供热房间的数学模型 |
| 2.3.1 建筑概况 |
| 2.3.2 负荷计算 |
| 2.3.3 数学模型 |
| 2.4 数值模拟 |
| 2.4.1 软件介绍 |
| 2.4.2 模拟方法 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 空气源热泵直凝地板辐射供暖系统的制冷剂研究 |
| 3.1 制冷剂的热力学性质 |
| 3.2 制冷剂的基本物性参数 |
| 3.3 制冷剂的理论循环性能系数 |
| 3.4 制冷剂的系统压力 |
| 3.5 压缩机的排气量 |
| 3.6 制冷剂的冷凝换热系数 |
| 3.7 本章小结 |
| 4 辐射地板传热的数值模拟 |
| 4.1 地板上表面热流密度影响因素 |
| 4.1.1 热媒温度对地板上表面热流密度的影响 |
| 4.1.2 管间距对地板上表面热流密度的影响 |
| 4.1.3 管径对地板上表面热流密度的影响 |
| 4.1.4 室内温度对地板上表面热流密度的影响 |
| 4.1.5 面层材料对地板上表面热流密度的影响 |
| 4.2 地板下表面热流密度影响因素 |
| 4.2.1 热媒温度对地板下表面热流密度的影响 |
| 4.2.2 管间距对地板下表面热流密度的影响 |
| 4.2.3 管径对地板下表面热流密度的影响 |
| 4.2.4 室内温度对地板下表面热流密度的影响 |
| 4.2.5 面层材料对地板下表面热流密度的影响 |
| 4.3 地板内部温度分布 |
| 4.4 地板表面温度分布 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 水平地盘管冷凝特性模拟研究 |
| 5.1 多相流模型 |
| 5.1.1 多相流分类 |
| 5.1.2 多相流介绍 |
| 5.1.3 多相流模型选择 |
| 5.2 地盘管管长的计算 |
| 5.2.1 模型的假设及构建 |
| 5.2.2 网格的划分 |
| 5.2.3 边界条件的设置 |
| 5.2.4 其他条件的设置 |
| 5.2.5 模拟结果分析 |
| 5.3 地盘管内冷凝换热影响因素分析 |
| 5.3.1 质量流量对冷凝换热的影响 |
| 5.3.2 冷凝温度对冷凝换热的影响 |
| 5.3.3 管径对冷凝换热的影响 |
| 5.3.4 冷凝换热系数分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介 |
| 作者在攻读硕士学位期间获得的学术成果 |
| 致谢 |
| 附录 |
（6）青海省贵德县扎仓沟地热田成因机理及开采潜力研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景与选题依据 |
| 1.1.1 研究背景 |
| 1.1.2 选题依据 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 EGS项目研究现状 |
| 1.2.2 EGS数值模拟研究现状 |
| 1.2.3 神经网络在地热研究中的应用现状 |
| 1.2.4 扎仓沟地热田研究现状 |
| 1.3 研究内容与技术路线 |
| 1.3.1 研究内容 |
| 1.3.2 技术路线 |
| 1.4 本文创新点 |
| 第二章 研究区自然地理及地质概况 |
| 2.1 自然地理概况 |
| 2.1.1 地理位置 |
| 2.1.2 气象、水文概况 |
| 2.1.3 地形地貌 |
| 2.2 区域地质背景 |
| 2.2.1 地层岩性概况 |
| 2.2.2 地质构造活动 |
| 2.3 区域地质调查概况 |
| 第三章 地热地质及成因机制研究 |
| 3.1 区域地热地质条件 |
| 3.2 地球物理特征 |
| 3.2.1 遥感数据 |
| 3.2.2 重力调查 |
| 3.2.3 MT测量 |
| 3.2.4 CSAMT测量 |
| 3.3 水文地球化学特征 |
| 3.3.1 水化学组分特征 |
| 3.3.2 水化学类型 |
| 3.3.3 水-岩平衡状态 |
| 3.3.4 储层温度估算 |
| 3.3.5 氢氧同位素特征 |
| 3.4 扎仓沟地热田调查 |
| 3.4.1 ZR1和ZR2 井岩心特征 |
| 3.4.2 ZR1和ZR2 井测温 |
| 3.4.3 大地热流值特征 |
| 3.5 ZR1 井现场试验 |
| 3.5.1 地热流体监测 |
| 3.5.2 抽水试验 |
| 3.5.3 放喷试验 |
| 3.5.4 换热试验 |
| 3.6 扎仓地热田成因机制 |
| 3.6.1 热源分析 |
| 3.6.2 水源分析 |
| 3.6.3 储盖层分析 |
| 3.6.4 运移通道分析 |
| 3.7 扎仓沟地热田高温地热资源量评估 |
| 3.7.1 参数选取 |
| 3.7.2 计算结果及评价 |
| 3.8 本章小结 |
| 第四章 热储岩样室内试验及分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 矿物组分及其化学特征 |
| 4.2.1 微观特征 |
| 4.2.2 薄片鉴定 |
| 4.2.3 X光衍射(XRD) |
| 4.2.4 全岩分析 |
| 4.3 岩石物理性质 |
| 4.3.1 岩石密度 |
| 4.3.2 孔隙度、渗透率 |
| 4.3.3 导热系数 |
| 4.3.4 比热容 |
| 4.4 力学强度特性 |
| 4.4.1 弹性模量、泊松比(弹性波速法) |
| 4.4.2 抗拉强度 |
| 4.4.3 抗压强度 |
| 4.4.4 剪切强度(C、φ值) |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 扎仓沟地热田高温地热资源开采潜力研究 |
| 5.1 数值模拟工具 |
| 5.2 花岗闪长岩热储开采数值模拟 |
| 5.2.1 储层的选择 |
| 5.2.2 水力压裂方案 |
| 5.3 开采设计 |
| 5.3.1 网格剖分及参数设置 |
| 5.3.2 限制条件 |
| 5.3.3 水热耦合模拟结果 |
| 5.4 参数敏感性分析 |
| 5.4.1 地温梯度 |
| 5.4.2 导热系数 |
| 5.4.3 孔隙度 |
| 5.4.4 抽注深度 |
| 5.4.5 裂隙渗透率 |
| 5.4.6 井间距 |
| 5.4.7 注入温度 |
| 5.4.8 注水速度 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 基于神经网络的热储产热潜力研究 |
| 6.1 BP神经网络概述 |
| 6.2 BP神经网络训练过程 |
| 6.3 BP神经网络模型建立 |
| 6.4 神经网络模型误差分析 |
| 6.5 基于ANN模型的单因子敏感性分析 |
| 6.5.1 井间距的影响 |
| 6.5.2 注入温度的影响 |
| 6.5.3 注入速度的影响 |
| 6.5.4 裂隙渗透率的影响 |
| 6.6 基于ANN模型的组合因子敏感性分析 |
| 6.6.1 生产温度 |
| 6.6.2 流动阻抗 |
| 6.6.3 发电功率 |
| 6.6.4 发电效率 |
| 6.6.5 最优开采方案 |
| 6.6.6 经济性分析 |
| 6.7 本章小结 |
| 第七章 结论及建议 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 建议及展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介及科研成果 |
| 致谢 |
（7）深部含水层压缩二氧化碳储能系统的数值模拟研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 地表储气罐压缩空气储能系统热力学分析 |
| 1.2.2 地下储气库压缩空气储能系统热力学分析 |
| 1.2.3 压缩二氧化碳储能系统热力学分析 |
| 1.3 研究内容及技术路线 |
| 1.3.1 研究内容 |
| 1.3.2 技术路线 |
| 第二章 深部含水层压缩二氧化碳储能系统数值模拟方法 |
| 2.1 含水层压缩二氧化碳储能系统 |
| 2.1.1 概念模型 |
| 2.1.2 含水层渗流过程 |
| 2.1.3 井筒流动过程 |
| 2.2 数值模拟软件 |
| 2.2.1 TOUGH2/T2Well |
| 2.2.2 ECO2N V2.0模块 |
| 2.2.3 EOS3模块 |
| 2.3 小结 |
| 第三章 深部含水层压缩二氧化碳储能系统运行过程研究 |
| 3.1 数值模型 |
| 3.1.1 模型建立与网格离散 |
| 3.1.2 模型初始条件和边界条件 |
| 3.1.3 模型参数设置 |
| 3.1.4 模拟方案 |
| 3.2 模拟结果分析 |
| 3.2.1 初始气囊建立阶段 |
| 3.2.2 储-释能循环阶段 |
| 3.2.3 能量变化和效率分析 |
| 3.2.4 总应力增量变化分析 |
| 3.3 小结 |
| 第四章 深部含水层压缩二氧化碳储能系统影响因素研究 |
| 4.1 模拟方案设计 |
| 4.2 含水层性质影响因素分析 |
| 4.2.1 含水层埋深 |
| 4.2.2 含水层厚度 |
| 4.2.3 含水层孔隙度 |
| 4.2.4 含水层渗透率 |
| 4.3 运行参数影响因素分析 |
| 4.3.1 井筒贯穿含水层深度 |
| 4.3.2 储能规模(注采速率) |
| 4.4 小结 |
| 第五章 深部含水层压缩二氧化碳储能与压缩空气储能对比研究 |
| 5.1 模拟方案设计 |
| 5.2 模拟结果对比分析 |
| 5.2.1 水动力和热力学行为比较 |
| 5.2.2 能量变化和效率比较 |
| 5.3 小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录A (攻读学位期间发表论文题目) |
| 附录B (在校期间参与项目) |
（8）复合煤层水力冲孔卸压增透机制及高效瓦斯抽采方法研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| abstract |
| 变量注释表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 选题背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 存在的问题 |
| 1.4 主要研究内容及技术路线 |
| 2 复合煤层地质构造特征及煤体特点 |
| 2.1 地质构造成因 |
| 2.2 煤层结构及瓦斯赋存特征 |
| 2.3 煤体基础物性参数及微观孔隙结构特征 |
| 2.4 复合煤层瓦斯治理瓶颈分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 复合煤层煤体力学损伤特性 |
| 3.1 力学实验方法 |
| 3.2 构造煤型煤压制方法 |
| 3.3 煤体基础力学特性 |
| 3.4 不同力学路径下的煤体损伤变形特征 |
| 3.5 基于声发射监测的煤体细观损伤特征分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 复合煤层煤体渗透率演化特性 |
| 4.1 实验方法 |
| 4.2 不同力学路径下煤体渗透率演化测定 |
| 4.3 煤体损伤增透及瓦斯运移控制模型 |
| 4.4 复合煤层煤体增透特性 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 复合煤层水力冲孔卸压增透机制 |
| 5.1 复合煤层水力冲孔效果 |
| 5.2 复合煤层水力冲孔物理相似模拟 |
| 5.3 水力冲孔前后复合煤层力学损伤 |
| 5.4 水力冲孔前后复合煤层渗透率分布及瓦斯抽采 |
| 5.5 复合煤层水力冲孔卸压增透机制 |
| 5.6 本章小结 |
| 6 复合煤层水力冲孔瓦斯抽采技术 |
| 6.1 高压水力冲孔一体化装备研发 |
| 6.2 水力冲孔瓦斯抽采系统保障及施工工艺流程 |
| 6.3 水力冲孔有效抽采半径测定及煤层瓦斯预抽钻孔设计 |
| 6.4 本章小结 |
| 7 水力冲孔现场应用效果考察 |
| 7.1 工作面概况 |
| 7.2 煤层变形及渗透率变化 |
| 7.3 煤层瓦斯抽采情况对比分析 |
| 7.4 瓦斯预抽后煤巷掘进情况 |
| 7.5 本章小结 |
| 8 主要结论、创新点与展望 |
| 8.1 主要结论 |
| 8.2 创新点 |
| 8.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
| 学位论文数据集 |
（9）低渗透页岩层压裂改造的热—流—固耦合机理及应用研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| abstract |
| 变量注释表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 研究内容及方法 |
| 1.4 主要创新点 |
| 2 基于微单元损伤演化的岩石热-流-固耦合模型 |
| 2.1 控制方程组 |
| 2.2 数值模型的有限元解法 |
| 2.3 岩石参数分布的非均质理论 |
| 2.4 模型验证 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 热-流-固耦合条件下页岩层钻孔围岩损伤演化特征 |
| 3.1 数值计算的模型与方案 |
| 3.2 地应力对钻孔围岩损伤演化的影响 |
| 3.3 不同渗流条件对钻孔围岩损伤的影响 |
| 3.4 不同温度条件对钻孔围岩损伤的影响 |
| 3.5 注入流体温度对钻孔围岩损伤的影响 |
| 3.6 注入流体速率对钻孔围岩损伤的影响 |
| 3.7 本章小结 |
| 4 节理分布对页岩层压裂效果的影响 |
| 4.1 计算模型 |
| 4.2 水平节理对压裂的影响 |
| 4.3 竖向节理对压裂的影响 |
| 4.4 正交节理对压裂的影响 |
| 4.5 地应力对裂隙与天然节理交叉关系的影响 |
| 4.6 节理角度对裂隙与天然节理交叉关系的影响 |
| 4.7 节理强度对裂隙与天然节理交叉关系的影响 |
| 4.8 本章小结 |
| 5 不同注入流体对页岩层压裂效果的影响 |
| 5.1 计算模型 |
| 5.2 不同流体压裂下岩层钻孔围岩损伤演化 |
| 5.3 岩体初始孔隙压力对页岩层压裂的影响 |
| 5.4 岩体Biot系数对页岩层压裂的影响 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 低渗页岩层压裂的室内试验研究 |
| 6.1 试样制备与试验系统 |
| 6.2 不同条件下岩样压裂效果及破断特征 |
| 6.3 岩样压裂损伤破坏的细观特征 |
| 6.4 不同驱动流体的压裂机理 |
| 6.5 本章小结 |
| 7 结论与展望 |
| 7.1 主要结论 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
| 学位论文数据集 |
（10）充气形成坡体非饱和区截排地下水机理研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 降雨对坡体稳定性的影响研究 |
| 1.2.2 边坡截排水措施及存在的问题 |
| 1.2.3 边坡模型试验理论及研究现状 |
| 1.3 充气在工程中的应用 |
| 1.3.1 压气法隧道施工 |
| 1.3.2 注气开采工艺 |
| 1.3.3 含水层型储气库 |
| 1.3.4 充气去饱和治理液化技术 |
| 1.3.5 地下水曝气技术 |
| 1.4 主要研究内容及创新点 |
| 1.4.1 主要研究内容 |
| 1.4.2 技术路线 |
| 1.4.3 主要创新点 |
| 2 充气截排水方法及其理论基础 |
| 2.1 充气截排水方法及其特点 |
| 2.2 非饱和土的水气运移特性 |
| 2.2.1 渗水特性 |
| 2.2.2 渗气特性 |
| 2.2.3 充气非饱和区特征 |
| 2.3 充气截排水方法的研究进展 |
| 2.3.1 理论研究进展 |
| 2.3.2 试验研究进展 |
| 2.3.3 数值研究进展 |
| 3 充气过程中坡体地下水位变化规律研究 |
| 3.1 试验模型与试验方案 |
| 3.1.1 试验模型 |
| 3.1.2 试验模型制作及预处理 |
| 3.1.3 充气试验方案 |
| 3.2 充气过程中地下水位变化的阶段性 |
| 3.2.1 非饱和区形成阶段地下水位变化 |
| 3.2.2 非饱和区基本稳定阶段地下水位变化 |
| 3.2.3 停止充气后的地下水位变化 |
| 3.3 初始地下水位对充气过程中地下水位变化的影响 |
| 3.4 充气压力对地下水位变化的影响 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 充气非饱和阻水区的形成过程分析 |
| 4.1 边坡充气物理模型试验 |
| 4.1.1 试验模型 |
| 4.1.2 试验方案 |
| 4.1.3 试验结果分析 |
| 4.2 边坡充气形成非饱和区的过程 |
| 4.2.1 第一阶段 |
| 4.2.2 第二阶段 |
| 4.2.3 第三阶段 |
| 4.2.4 第四阶段 |
| 4.2.5 第五阶段 |
| 4.3 充气压力合理范围设计的探讨 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 充气截水效果与非饱和区特征间关系研究 |
| 5.1 非饱和区特征及截水效果参数的定义 |
| 5.2 充气非饱和区长度对截水效果的影响 |
| 5.2.1 试验方案 |
| 5.2.2 试验结果分析 |
| 5.3 充气非饱和区宽度对截水效果的影响 |
| 5.3.1 试验方案 |
| 5.3.2 试验结果分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 充气非饱和区阻水机理的数值分析 |
| 6.1 气水两相渗流基本理论 |
| 6.1.1 控制方程 |
| 6.1.2 土-水特征曲线和渗透系数函数 |
| 6.2 充气非饱和区的阻水机理分析 |
| 6.2.1 数值分析模型 |
| 6.2.2 非饱和区的阻水机理分析 |
| 6.3 多点充气非饱和区的扩展特征和截水效果 |
| 6.3.1 数值分析模型 |
| 6.3.2 多点充气下非饱和区的扩展特征 |
| 6.3.3 非饱和区截水效果随宽度的变化 |
| 6.4 本章小结 |
| 7 结论与展望 |
| 7.1 主要研究结论 |
| 7.2 未来研究展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
| 攻读博士学位期间主要研究成果 |
| 攻读博士学位期间参与的主要科研项目 |
四、三维有限元多相流程序的开发及其在地下压缩空气电力储藏和二氧化碳煤层固定中的应用（论文参考文献）
- [1]复杂数字岩心建模在CO2-EOR模拟中的应用[D]. 马青松. 大连理工大学, 2021(01)
- [2]基于TOUGH-FLAC集成的含水层压气储能THM多场耦合研究[D]. 叶磊. 中国矿业大学, 2020
- [3]液氮预注后页岩压裂的损伤破裂机理研究[D]. 陶静. 中国矿业大学, 2020
- [4]裂隙型多孔介质粗糙度和渗流特性的分形研究[D]. 陈骥. 昆明理工大学, 2020(05)
- [5]严寒地区空气源热泵直凝地板辐射传热及冷凝特性研究[D]. 王李子. 沈阳建筑大学, 2020(04)
- [6]青海省贵德县扎仓沟地热田成因机理及开采潜力研究[D]. 周玲. 吉林大学, 2020(08)
- [7]深部含水层压缩二氧化碳储能系统的数值模拟研究[D]. 喻浩. 长沙理工大学, 2019(07)
- [8]复合煤层水力冲孔卸压增透机制及高效瓦斯抽采方法研究[D]. 张荣. 中国矿业大学, 2019(01)
- [9]低渗透页岩层压裂改造的热—流—固耦合机理及应用研究[D]. 张奇. 中国矿业大学, 2019(09)
- [10]充气形成坡体非饱和区截排地下水机理研究[D]. 谢威. 浙江大学, 2019(01)