地质能源清洁利用数值模拟实例

目录
第1章 地质能源及清洁利用 1
1.1 地质能源概念 1
1.2 地质能源清洁利用类型与现状 1
1.2.1 地热能 1
1.2.2 压缩空气储能 7
1.2.3 CO2 地质封存 15
第2 章 地质能源利用数值模拟方法与工具 20
2.1 基本理论 20
2.1.1 多相流达西定律 20
2.1.2 地球化学模拟理论 23
2.1.3 力学模型 29
2.1.4 温度场-水力场-力学场-化学场耦合方法 32
2.2 TOUGH 软件简介 41
2.2.1 功能 41
2.2.2 质能守恒方程 43
2.2.3 其他程序模块 44
2.3 网格生成及数据前后处理 46
2.3.1 mView——强大的前后处理软件 46
2.3.2 TOUGHMESH——网格生成软件 47
第3 章 地热开采利用模拟应用 49
3.1 地热开采的历史拟合及未来开采预测 49
3.1.1 场地水文地质背景 49
3.1.2 研究区模型建立 51
3.1.3 初始边界条件 54
3.1.4 模型自然状态数值模拟 56
3.1.5 1981～1993 年生产历史拟合模拟 65
3.1.6 未来开采预测模型 74
3.1.7 总结与建议 89
3.2 地热开采模拟参数敏感性分析 90
3.2.1 基本模型设置 91
3.2.2 不同开采流量、注采方式和注入水温度敏感性分析 93
3.2.3 渗透率对地热开采的影响 101
第4 章 压缩空气含水层储能 111
4.1 压缩空气含水层储能评价方法 111
4.2 压缩空气含水层储能可行性模拟分析 117
4.2.1 压缩空气含水层储能过程模拟分析 117
4.2.2 含水层和盐洞储气库储能效率对比分析 126
4.3 含水层地质条件影响因素分析 131
4.3.1 含水层系统结构 131
4.3.2 含水层介质渗透性 133
4.3.3 含水层埋深 140
4.3.4 含水层原生矿物类型 145
4.4 系统操作影响因素分析 146
4.4.1 工作井设计影响分析 146
4.4.2 初始气囊体积的影响 154
4.4.3 注气量对系统可持续循环次数的影响 156
4.4.4 注气速率对系统可持续循环次数的影响 157
4.4.5 注气温度对系统的影响 160
4.5 系统改造与优化分析 165
4.5.1 含水层介质改造 165
4.5.2 CO2 的利用优化 184
4.6 机遇与挑战 185
4.6.1 我国压缩空气含水层储能技术的应用潜力 185
4.6.2 压缩空气含水层储能技术存在的问题和发展方向 186
第5 章 CO2 地质封存 188
5.1 CO2 混合N2 和O2 注入含水层的多相多组分模拟 188
5.1.1 场地概况 188
5.1.2 模型建立 189
5.1.3 计算结果 192
5.2 鄂尔多斯盆地神华CCS 示范项目THM 耦合模拟 200
5.2.1 场地概况 200
5.2.2 模型建立 200
5.2.3 计算结果 203
5.3 毛细压力及相对渗透率滞后效应影响分析 207
5.3.1 模型建立与网格剖分 207
5.3.2 初始条件与边界条件 208
5.3.3 模型验证对比方案 209
5.3.4 不考虑残余气相饱和度的无滞后与相对渗透率滞后对比方案 211
5.3.5 相对渗透率滞后对比方案 218
5.3.6 残余气相饱和度计算选择 225
第6 章 模拟工具说明及操作示例 227
6.1 TOUGH CO2 部分输入关键词格式说明 227
6.1.1 开始和结束关键词 227
6.1.2 内存分布关键词 227
6.1.3 多孔介质属性关键词 230
6.1.4 网格相关 233
6.1.5 初始条件和边界条件 235
6.1.6 源汇项相关 238
6.1.7 计算控制参数 239
6.1.8 输出信息 244
6.1.9 相对渗透率和毛细压力计算函数 246
6.2 TOUGH2Biot 中力学模型有限元离散 250
6.2.1 三维力学数学模型 250
6.2.2 三维力学模型有限元离散 253
6.3 mView 安装使用案例 258
6.3.1 mView 安装 258
6.3.2 mView 界面-功能介绍 259
6.3.3 mView 案例操作 264
6.4 TOUGHMESH 使用案例 287
6.4.1 一般使用步骤 287
6.4.2 二维网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 网格生成案例操作 295
参考文献 299