地質能源清潔利用數值模擬實例

目錄
第1章 地質能源及清潔利用 1
1.1 地質能源概念 1
1.2 地質能源清潔利用類型與現狀 1
1.2.1 地熱能 1
1.2.2 壓縮空氣儲能 7
1.2.3 CO2 地質封存 15
第2 章 地質能源利用數值模擬方法與工具 20
2.1 基本理論 20
2.1.1 多相流達西定律 20
2.1.2 地球化學模擬理論 23
2.1.3 力學模型 29
2.1.4 溫度場-水力場-力學場-化學場耦合方法 32
2.2 TOUGH 軟件簡介 41
2.2.1 功能 41
2.2.2 質能守恒方程 43
2.2.3 其他程序模塊 44
2.3 網格生成及數據前后處理 46
2.3.1 mView——強大的前后處理軟件 46
2.3.2 TOUGHMESH——網格生成軟件 47
第3 章 地熱開采利用模擬應用 49
3.1 地熱開采的歷史擬合及未來開采預測 49
3.1.1 場地水文地質背景 49
3.1.2 研究區(qū)模型建立 51
3.1.3 初始邊界條件 54
3.1.4 模型自然狀態(tài)數值模擬 56
3.1.5 1981～1993 年生產歷史擬合模擬 65
3.1.6 未來開采預測模型 74
3.1.7 總結與建議 89
3.2 地熱開采模擬參數敏感性分析 90
3.2.1 基本模型設置 91
3.2.2 不同開采流量、注采方式和注入水溫度敏感性分析 93
3.2.3 滲透率對地熱開采的影響 101
第4 章 壓縮空氣含水層儲能 111
4.1 壓縮空氣含水層儲能評價方法 111
4.2 壓縮空氣含水層儲能可行性模擬分析 117
4.2.1 壓縮空氣含水層儲能過程模擬分析 117
4.2.2 含水層和鹽洞儲氣庫儲能效率對比分析 126
4.3 含水層地質條件影響因素分析 131
4.3.1 含水層系統(tǒng)結構 131
4.3.2 含水層介質滲透性 133
4.3.3 含水層埋深 140
4.3.4 含水層原生礦物類型 145
4.4 系統(tǒng)操作影響因素分析 146
4.4.1 工作井設計影響分析 146
4.4.2 初始氣囊體積的影響 154
4.4.3 注氣量對系統(tǒng)可持續(xù)循環(huán)次數的影響 156
4.4.4 注氣速率對系統(tǒng)可持續(xù)循環(huán)次數的影響 157
4.4.5 注氣溫度對系統(tǒng)的影響 160
4.5 系統(tǒng)改造與優(yōu)化分析 165
4.5.1 含水層介質改造 165
4.5.2 CO2 的利用優(yōu)化 184
4.6 機遇與挑戰(zhàn) 185
4.6.1 我國壓縮空氣含水層儲能技術的應用潛力 185
4.6.2 壓縮空氣含水層儲能技術存在的問題和發(fā)展方向 186
第5 章 CO2 地質封存 188
5.1 CO2 混合N2 和O2 注入含水層的多相多組分模擬 188
5.1.1 場地概況 188
5.1.2 模型建立 189
5.1.3 計算結果 192
5.2 鄂爾多斯盆地神華CCS 示范項目THM 耦合模擬 200
5.2.1 場地概況 200
5.2.2 模型建立 200
5.2.3 計算結果 203
5.3 毛細壓力及相對滲透率滯后效應影響分析 207
5.3.1 模型建立與網格剖分 207
5.3.2 初始條件與邊界條件 208
5.3.3 模型驗證對比方案 209
5.3.4 不考慮殘余氣相飽和度的無滯后與相對滲透率滯后對比方案 211
5.3.5 相對滲透率滯后對比方案 218
5.3.6 殘余氣相飽和度計算選擇 225
第6 章 模擬工具說明及操作示例 227
6.1 TOUGH CO2 部分輸入關鍵詞格式說明 227
6.1.1 開始和結束關鍵詞 227
6.1.2 內存分布關鍵詞 227
6.1.3 多孔介質屬性關鍵詞 230
6.1.4 網格相關 233
6.1.5 初始條件和邊界條件 235
6.1.6 源匯項相關 238
6.1.7 計算控制參數 239
6.1.8 輸出信息 244
6.1.9 相對滲透率和毛細壓力計算函數 246
6.2 TOUGH2Biot 中力學模型有限元離散 250
6.2.1 三維力學數學模型 250
6.2.2 三維力學模型有限元離散 253
6.3 mView 安裝使用案例 258
6.3.1 mView 安裝 258
6.3.2 mView 界面-功能介紹 259
6.3.3 mView 案例操作 264
6.4 TOUGHMESH 使用案例 287
6.4.1 一般使用步驟 287
6.4.2 二維網格生成所需的文件格式 287
6.4.3 程序界面及功能 292
6.4.4 網格生成案例操作 295
參考文獻 299