地?zé)衢_(kāi)發(fā)數(shù)值模擬理論、技術(shù)與應(yīng)用

1 引言 001
1.1基本概念與意義 003
1.2數(shù)值模擬的優(yōu)勢(shì) 005
1.3國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀 006
1.3.1數(shù)值模擬軟件研發(fā)歷程 006
1.3.2地?zé)衢_(kāi)采數(shù)值模擬應(yīng)用現(xiàn)狀 011
參考文獻(xiàn) 020
第2章 物理過(guò)程與數(shù)學(xué)模型 029
2.1多孔介質(zhì)傳熱-流動(dòng)過(guò)程與數(shù)學(xué)模型 031
2.1.1質(zhì)量守恒方程 031
2.1.2流動(dòng)控制方程 032
2.1.3能量守恒方程與熱傳遞理論 036
2.1.4多相多組分系統(tǒng)滲流理論 040
2.2井筒中傳熱-流動(dòng)過(guò)程與數(shù)學(xué)模型 047
2.2.1動(dòng)量守恒方程 047
2.2.2漂移流模型 049
2.2.3井筒內(nèi)的能量傳遞過(guò)程 051
2.3地球化學(xué)過(guò)程與數(shù)學(xué)模型 052
2.3.1溶質(zhì)運(yùn)移理論與模型 052
2.3.2水化學(xué)反應(yīng) 055
2.4 巖石力學(xué)過(guò)程與數(shù)學(xué)模型064
2.4.1 巖石力學(xué)基本假設(shè) 064
2.4.2 應(yīng)力分析及應(yīng)力平衡方程 065
2.4.3 巖石破壞控制方程 072
參考文獻(xiàn) 074
第 3 章 數(shù)值模型的建立與求解 077
3.1 傳熱 流動(dòng)耦合數(shù)值模型 079
3.1.1 積分有限差基本原理 079
3.1.2 Newton Raphson 迭代求解 081
3.1.3 數(shù)值模型求解 083
3.2 地球化學(xué)數(shù)值模型 086
3.2.1 溶質(zhì)運(yùn)移過(guò)程數(shù)值模型 086
3.2.2 化學(xué)反應(yīng)過(guò)程數(shù)值模型 088
3.3 力學(xué)數(shù)值模型 090
3.3.1 力學(xué)與傳熱 流動(dòng)過(guò)程耦合方式 090
3.3.2 彈性力學(xué)問(wèn)題的解法 091
3.3.3 三維力學(xué)模型有限元離散 092
3.3.4 力學(xué)方程組求解 097
參考文獻(xiàn) 098
第 4 章 模擬程序簡(jiǎn)介 101
4.1 TOUGH 系列程序 103
4.1.1 TOUGH2 104
4.1.2 TOUGHREACT 107
4.1.3 TOUGH2 FLAC3D 109
4.1.4 iTOUGH2 111
4.1.5 T2Well 112
4.1.6TOUGH - MP 112
4.1.7GeoT 114
4.1.8TOUGH2Biot 116
4.2其他多場(chǎng)耦合程序 117
4.2.1OpenGeoSys 117
4.2.2FEFLOW 119
4.2.3PHREEQC 120
4.2.4FLAC3D 120
4.2.5ABAQUS 122
4.2.6COMSOL Multiphysics 124
4.3高性能并行計(jì)算 125
4.3.1并行計(jì)算介紹 126
4.3.2并行研究現(xiàn)狀 127
4.3.3并行處理過(guò)程 128
4.4三維地質(zhì)模型與可視化技術(shù) 129
4.4.1三角剖分 129
4.4.2三維地質(zhì)建模 132
4.4.3可視化技術(shù) 134
參考文獻(xiàn) 137
第5章 地?zé)崮荛_(kāi)發(fā)傳熱-流動(dòng)耦合模擬場(chǎng)地應(yīng)用實(shí)例 141
5.1松遼盆地干熱巖地?zé)崮軆?yōu)化開(kāi)采數(shù)值模擬 143
5.1.1區(qū)域地質(zhì)概況 143
5.1.2熱儲(chǔ)靶區(qū)選擇 146
5.1.3 EGS優(yōu)化開(kāi)采模型建立 146
5.1.4數(shù)值剖分 149
5.1.5模擬結(jié)果與分析 150
5.1.6模型不確定性分析 159
5.1.7結(jié)論 165
5.2青海共和盆地干熱巖地?zé)豳Y源發(fā)電潛力評(píng)價(jià) 166
5.2.1區(qū)域地質(zhì)概況 167
5.2.2干熱巖發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì) 168
5.2.3數(shù)值模型建立 170
5.2.4地?zé)衢_(kāi)采性能評(píng)價(jià)準(zhǔn)則 173
5.2.5模擬結(jié)果與分析 174
5.2.6模型不確定性分析 178
5.2.7結(jié)論 183
5.3青海貴德斷裂型地?zé)崽飪?yōu)化開(kāi)采數(shù)值模擬 184
5.3.1區(qū)域地質(zhì)條件 185
5.3.2數(shù)值模型建立 188
5.3.3運(yùn)行參數(shù)優(yōu)化 191
5.3.4儲(chǔ)層條件對(duì)產(chǎn)能影響分析 200
5.3.5結(jié)論 203
5.4單井閉循環(huán)式地?zé)嵯到y(tǒng)開(kāi)采潛力數(shù)值模擬 204
5.4.1研究區(qū)概況 206
5.4.2數(shù)值模型建立 208
5.4.3模擬方案 211
5.4.4模擬結(jié)果與分析 212
5.4.5結(jié)論 215
5.5意大利Pisa盆地地?zé)衢_(kāi)發(fā)數(shù)值模擬 216
5.5.1研究區(qū)概況 216
5.5.2數(shù)值模型建立 217
5.5.3模擬結(jié)果與分析 220
5.5.4地?zé)醿?chǔ)層非均質(zhì)性影響分析 223
5.5.5結(jié)論 228
5.6超臨界地?zé)衢_(kāi)采數(shù)值模擬 229
5.6.1研究背景 229
5.6.2超臨界地?zé)岬哪M工具開(kāi)發(fā) 231
5.6.3冰島1DDP-2超臨界地?zé)釄?chǎng)地 234
5.6.4數(shù)值模型建立 238
5.6.5模擬結(jié)果與分析 240
5.6.6結(jié)論 244
參考文獻(xiàn) 245
第6章 地?zé)崮荛_(kāi)發(fā)傳熱-流動(dòng)-化學(xué)耦合模擬場(chǎng)地應(yīng)用實(shí)例 249
6.1青海貴德地?zé)崽镩_(kāi)發(fā)化學(xué)堵塞數(shù)值模擬 251
6.1.1扎倉(cāng)地?zé)崽飯?chǎng)地概況 251
6.1.2數(shù)值模型建立 253
6.1.3參數(shù)設(shè)置 254
6.1.4模擬結(jié)果與分析 256
6.1.5結(jié)論 265
6 2常規(guī)化學(xué)剌激對(duì)EGS熱儲(chǔ)層改造作用數(shù)值模擬 265
6.2.1數(shù)值模型建立 266
6.2.2水文地質(zhì)參數(shù)設(shè)置 267
6.2.3地球化學(xué)參數(shù)設(shè)置 268
6.2.4模擬結(jié)果與分析 270
6.2.5模型不確定性分析 274
6.2.6結(jié)論 280
6.3 CO2-常規(guī)酸雙相化學(xué)剌激工藝數(shù)值模擬 281
6.3.1CO2-常規(guī)酸雙相化學(xué)刺激工藝的提出 281
6.3.2數(shù)值模型建立 283
6.3.3模擬方案設(shè)計(jì) 284
6.3.4模擬結(jié)果與討論 284
6.3.5結(jié)論 289
參考文獻(xiàn) 289
第 7 章 地?zé)崮荛_(kāi)發(fā)傳熱 流動(dòng) 力學(xué)耦合模擬場(chǎng)地應(yīng)用實(shí)例 293
7.1 美國(guó) Desert Peak 地?zé)崽锼毫褦?shù)值模擬 295
7.1.1 Desert Peak EGS 工程概況 295
7.1.2 水力壓裂模型 298
7.1.3 數(shù)值模型建立 305
7.1.4 模型校正 309
7.1.5 模擬結(jié)果與分析 315
7.1.6 討論 321
7.1.7 結(jié)論 323
7.2 美國(guó) Raft River 地?zé)崽锼毫褦?shù)值模擬 323
7.2.1 Raft River EGS 示范工程概況 324
7.2.2 數(shù)值模型建立 326
7.2.3 模型校正 329
7.2.4 模擬結(jié)果與分析 330
7.2.5 結(jié)論 334
參考文獻(xiàn) 334
第 8 章 未來(lái)地?zé)崮荛_(kāi)發(fā)數(shù)值模擬技術(shù)展望 337
8.1 干熱巖儲(chǔ)層建造效果預(yù)測(cè)模擬技術(shù) 339
8.2 干熱巖裂隙網(wǎng)絡(luò)示蹤反演模擬技術(shù) 340
8.3 深度學(xué)習(xí)、機(jī)器學(xué)習(xí)與傳統(tǒng)模擬技術(shù)相結(jié)合 341
8.4 T-H-M-C 多場(chǎng)耦合作用模擬技術(shù) 342
參考文獻(xiàn) 343
索引 345