TOUGHREACT搭接FLAC3D算法

吉林大学学报(地球科学版)

TOUGHREACT搭接FLAC^3D算法

于子望¹，张延军^1，2，张庆¹，许天福²

1.吉林大学建设工程学院，长春130026;
2.地下水资源与环境教育部重点实验室，长春130021

收稿日期:2012-04-24 出版日期:2013-01-26 发布日期:2013-01-26
通讯作者: 张延军（1968-），男，教授，博士生导师，主要从事岩土体多场耦合研究 E-mail:zhangyanj@jlu.edu.cn
作者简介:于子望(1984-)，男，博士研究生，主要从事岩土体多场耦合研究，E-mail:yzw078@163.com
基金资助:
国家自然科学基金项目(40972172)；上海市科学技术委员会资助项目（10dz1202300）:高等学校博士学科点专项科研基金项目(20110061110055)；留学回国人员科研启动基金项目（3C111F284424）

Algorithm of TOUGHREACT Links to FLAC^3D

Yu Ziwang¹,Zhang Yanjun^1,2,Zhang Qing¹,Xu Tianfu²

1.College of Construction Engineering, Jilin University, Changchun130026, China;
2.Key Laboratory of Groundwater Resources and Environment, Changchun130021, China

Received:2012-04-24 Online:2013-01-26 Published:2013-01-26

摘要/Abstract

摘要：

多孔介质THM多场耦合分析在诸如核废料地质储存、干热岩和CO₂地质埋藏等地质科学领域广泛应用,鉴于其计算的复杂性往往需要借助数值手段。基于角点-中心点网格转换以及三维三点拉格朗日插值方法，通过编制程序将TOUGHREACT和FLAC^3D搭接，实现了多相多组分流体-温度-岩石力学的耦合计算分析。为了验证程序的效率及适用性，构建了Salah场地深部咸水层CO₂储存数值模型，模拟CO₂连续注入3 a的地下流体运移和储、盖层的岩石力学变化，并将地表位移与inSAR实测值进行了对比分析。以此为基础进一步模拟了中国西部某盆地CO₂地质储存三维筒注模型。结果表明：搭接程序能平滑连接TOUGHREACT和FLAC^3D，其考虑岩石力学影响下的注入压力和地表位移等成果符合理论及实际监测规律，同时得到岩石孔隙率、渗透率随CO₂注入时间增加而变大的结论。

关键词: 多孔介质THM多场耦合, 搭接程序研发, TOUGHREACT-FLAC^3D, 数值分析, 储存

Abstract:

THM coupling analysis in porous medium has an important research significance in geological sciences such as nuclear waste geological storage, hot dry rock, CO₂ geological storage, etc.，in which numerical method is often required in view of its computational complexity. TOUGHREACT is joined together with FLAC^3D using grid conversion between the corner points and center point as well as three dimension three point Lagrange interpolation methods, and realizes the multiphase and multicomponent fluid-temperature-rock mechanics coupling analysis. In order to verify the efficiency and applicability of the program, numerical model of CO₂ sequestration into underground saline reservoir in Salah is founded, and three years continuous injection of CO₂ is simulated. Fluid migration and reservoir, cap rock mechanics variation underground is evaluated, and the ground surface displacement is compared with measured values by inSAR. Then a further simulation of three-dimensional cylinder injection model of CO₂ sequestration in a basin of West China is done. The applicability of the coupled program TOUGHREACT-FLAC^3D is demonstrated. The results under the influence of mechanics on the injection pressure as well as the displacement of ground surface are reasonable and in a good agreement with the monitoring value, and some other mechanical results are also obtained.

Key words: THM coupling in porous medium, code research, TOUGHREACT-FLAC^3D, numerical analysis, storage

中图分类号:

TU458.3

于子望，张延军，张庆，许天福. TOUGHREACT搭接FLAC^3D算法[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2013, 43(1): 199-206.

Yu Ziwang,Zhang Yanjun,Zhang Qing,Xu Tianfu. Algorithm of TOUGHREACT Links to FLAC^3D[J]. Journal of Jilin University(Earth Science Edition), 2013, 43(1): 199-206.

参考文献

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[1]	施有志, 柴建峰, 林树枝, 李秀芳. 地下综合管廊边界条件对地震动力响应影响数值分析[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2018, 48(1): 213-225.
[2]	刁玉杰, 张森琦, 李甫成, 郜时旺, 王晓龙, 贾小丰. 典型电厂海洋CO₂地质储存场地选址适宜性评估[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2016, 46(3): 844-854.
[3]	雷宏武, 李佳琦, 许天福, 王福刚. 鄂尔多斯盆地深部咸水层二氧化碳地质储存热-水动力-力学(THM)耦合过程数值模拟[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2015, 45(2): 552-563.
[4]	杨艳林，许天福，李佳琦，王福刚. 应用TOUGH模拟二氧化碳地质储存过程的复杂地质体建模技术与实现[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2014, 44(4): 1307-1313.
[5]	贾小丰，张杨，张徽，刁玉杰，李旭峰，范基姣，张超，郑长远. 中国二氧化碳地质储存目标靶区筛选技术方法[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2014, 44(4): 1314-1326.
[6]	张凤君，赵静，王天野,陶怡,刘卓婧,许天福. 土著微生物对CO₂地质储存过程中水岩作用的影响[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2013, 43(2): 544-551.
[7]	徐黎明, 王清, 陈剑平, 栾海, 周福军. 二密滑坡形成机制[J]. J4, 2012, 42(4): 1104-1111.
[8]	曾玉超, 苏正, 吴能友, 王晓星, 胡剑. 漳州地热田基岩裂隙水系统温度分布特征[J]. J4, 2012, 42(3): 814-820.
[9]	武彩霞, 戴福初, 闵弘, 涂新斌, 邝国麟, 周跃峰. 台塬塬顶裂缝对黄土斜坡水文响应的影响[J]. J4, 2011, 41(5): 1512-1519.
[10]	郭建强, 张森琦, 刁玉杰, 李旭峰, 张徽, 范基姣. 深部咸水层CO₂地质储存工程场地选址技术方法[J]. J4, 2011, 41(4): 1084-1091.
[11]	刘菁华，王祝文，王晓丽，易兵，赵玉岩，武志清. 放射性测量在佳木斯城区地下热水勘探中的应用[J]. J4, 2008, 38(5): 892-0898.
[12]	陶波,佴磊,伍法权,郭改梅,柴建峰. 论静止侧压力对抗滑桩的作用[J]. J4, 2006, 36(05): 837-840.
[13]	甘杨,李凡,李大华. 一维土层非线性地震反应分析的解析递推格式法[J]. J4, 2006, 36(04): 631-635.

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