裂隙岩体渗透系数确定方法研究

裂隙岩体渗透系数以及渗透主方向的确定对研究岩体渗透性大小及各向异性具有重要意义。高放废物地质处置库介质岩体的渗透性能将直接影响其使用安全性。本文运用离散裂隙网络模拟的方法对我国高放废物处置库甘肃北山预选区3#钻孔附近裂隙岩体进行了渗透性质分析。通过对3#钻孔1715～1780m段压水试验数据的反演,标定了离散裂隙网络渗流模型中的裂隙渗透参数(导水系数T)。利用标定的离散裂隙网络模型对场区裂隙岩体进行了渗流模拟,确定了该区域裂隙岩体的渗流表征单元体(REV)的尺寸大小以及渗透主值和主渗透方向。运用离散裂隙网络模型计算得出的渗透主值的几何均值与现场压水试验计算结果较接近,证明了计算结果的有效性。     

高放废物深地质处置及国内研究进展

核能在产生电力造福社会的同时 ,也留下了放射性废物。我们有责任对这些废物实施安全和正确的管理。本文阐述了高放废物深地质处置的一般概念及处置库选址研究中的若干问题 ,同时介绍了国内高放废物深地质处置研究的进展.     

低渗透多孔介质渗流动边界模型的解析与数值解

考虑启动压力梯度的低渗透多孔介质非达西渗流模型属于强非线性动边界问题, 分别利用相似变量变换方法和基于空间坐标变换的有限差分方法, 对内边界变压力情况下、考虑启动压力梯度的一维低渗透多孔介质非达西渗流动边界模型进行了精确解析与数值求解研究. 研究结果表明:该动边界模型存在唯一的精确解析解, 且所求得的精确解析解可严格验证数值解的正确性;且当启动压力梯度值趋于零时, 非达西渗流动边界模型的精确解析解将退化为达西渗流情况下的精确解析解. 由求解结果作出的非零无因次启动压力梯度下的地层压力分布曲线表现出紧支性特点, 其与达西渗流模型的有显著不同. 因此, 研究低渗透多孔介质中非稳态渗流问题时, 应该考虑动边界的影响. 研究内容完善了低渗透多孔介质的非达西渗流力学理论, 为低渗透油气藏开发的试井解释与油藏数值模拟技术提供了理论基础.      

多孔介质渗透率的一种新分形模型

多孔介质的渗流特性是油气藏工程、地下水资源利用、高放废物深地质处置等实际工程领域的热门研究问题．基于分形理论及多孔介质由一束面积大小不等的椭圆形毛细管组成的假设,本文建立了流体在分形多孔介质中渗流时的绝对渗透率及相对渗透率的分形渗透率模型．结果表明,绝对渗透率是最大和最小孔隙面积、分形维数、形状因子ε的函数,且当ε =1时,本文模型可以简化成Yu与Cheng模型;而非饱和多孔介质的相对渗透率与饱和度和多孔介质微结构参数有关．将本文提出的渗透率分形模型预测与实验测量数据及其他模型结果进行对比,显示它们整体吻合很好．     

双重孔隙介质THMM耦合模型及其有限元分析

建立了一种饱和-非饱和遍有节理岩体的双重孔隙-裂隙介质热-水-应力-迁移耦合模型,其特点是应力场和温度场是单一的,但具有不同的孔隙渗流场、裂隙渗流场和孔隙浓度场、裂隙浓度场,以及可考虑裂隙的组数、间距、方向、连通率和刚度对本构关系的影响;并开发了相应的二维有限元程序.针对一个假定的高放废物地质处置库,就岩体为非饱和双重孔隙-裂隙介质和放射性核素泄漏的情况进行了数值分析,考察了岩体中的温度、负孔隙水压力、饱和度、地下水流速、核素浓度和主应力的状态.结果显示:孔隙和裂隙中的负水压力及核素浓度呈现不同的变化、分布;尽管裂隙水饱和度平均仅为孔隙水饱和度的1/10,但因裂隙的渗透系数比孔隙的渗透系数大4个数量级,故裂隙中地下水的流速约是孔隙中相应值的3倍;孔隙和裂隙中核素浓度的量值接近.     

变形三重介质低渗透油藏垂直裂缝井的非线性流动分析

不仅考虑低渗透油藏具有启动压力梯度的渗流特征,还考虑应力敏感地层中介质的变形;发展了Cinco-Ley H.提出的有限导流垂直裂缝井双线性流理论,将流体在垂直裂缝与地层中形成的流动划分为两个区域—垂直裂缝中的线性流区域和变形三重介质低渗透油藏中的非线性流区域;由此建立了变形三重介质低渗透油藏有限导流垂直裂缝井的非线性流...     

考虑二次梯度项及动边界的双重介质低渗透油藏流动分析

在传统试井模型的非线性偏微分方程中根据弱可压缩流体的假设,忽略了二次梯度项,对于低渗透油藏这种方法是有疑问的.低渗透问题一个显著的特点就是流体的流动边界随着时间不断向外扩展.为了更好地研究双重介质低渗透油藏中流体的流动问题,考虑了二次梯度项及活动边界的影响,同时考虑了低渗透油藏的非达西渗流特征,建立了双重介质低渗透油藏流动模型.采用Douglas-Jones预估-校正差分方法获得了无限大地层定产量生产时模型的数值解,分别讨论了不同参数变化时压力的变化规律及活动边界随时间的传播规律,还分析了考虑和忽略二次梯度项影响时模型数值解之间的差异随时间的变化规律,做出了典型压力曲线图版,这些结果可用于实际试井分析.     

地下爆炸气体输运的一种双孔隙度数学模型

考虑气体在压力驱动下的渗透、气体和岩体的热传导以及气体的扩散,建立了用于模拟地下爆炸气体输运的二维轴对称双孔隙度双渗透率数学模型,并编制了数值模拟程序;研究了参数在取值范围内变化对计算结果的影响。结果显示：泄漏到地表的气体随着裂隙区域圆心角的增大而先增大后减小,随裂隙渗透率的增大而增大,随介质孔隙度和孔隙渗透率的增大而减小。用该模型对一次砂砾岩中地下爆炸实验气体的泄漏行为进行了数值模拟。将数值模拟结果与气体泄漏实测结果进行对比,反推出当地介质的裂隙渗透率在4×10^-11 m2～5×10^-11 m2之间。利用反推得到的介质参数,可以对同类介质中地下爆炸气体泄漏行为进行预测。     

裂缝性低渗透油藏流-固耦合理论与数值模拟

根据裂缝性低渗油藏的储层特征,建立适合裂缝性砂岩油藏渗流的等效连续介质模型。将渗流力学与弹塑性力学相结合,建立裂缝性低渗透油藏的流-固耦合渗流数学模型,并给出其数值解.通过数值模拟对一实际井网开发过程中孔隙度、渗透率的变化以及开发指标进行计算,并和刚性模型以及双重介质模型的计算结果进行了分析比较.     

低渗透油藏爆炸压裂产能分析及压裂改造区域优化设计

基于爆炸压裂裂缝分布规律,提出爆炸压裂缝网双重介质复合流动产能模型,应用Laplace变换Stehfest数值反演,得到了定压条件下封闭外边界低渗透油藏爆炸压裂生产井产能表达式。在模型正确性验证的基础上结合某低渗透油藏储层特征参数研究了爆炸压裂改造区域参数对封闭边界油藏产量的影响,同时对爆炸压裂改造改造体积优化设计进行了研究。研究结果表明,爆炸压裂改造区域半径主要影响生产中期产能,改造区域渗透率对生产早期和中期影响比较大,且对于实例油藏爆炸压裂改造比为0.1时效果最好。     

甘肃北山地质处置库围岩节理抗剪强度经验估算

节理抗剪强度参数是地质处置库预选地段工程地质对比和围岩稳定性分析的重要指标。本文在旧井地段英云闪长岩节理分组的基础上,运用定向统计测量方法估测节理粗糙度系数,通过评价节理粗糙度系数的尺寸效应,确定节理抗剪强度经验估算有效长度,由JRC-JCS模型求得各组节理4个方向的抗剪强度参数,并评价了地质处置库围岩节理抗剪强度的各向异性特征。     

上海浦东新区垃圾堆放场地的适宜性评价

本文概括地介绍了浦东新区垃圾堆放的地质环境特征之后, 运用综合指数法和层次分析法对区内现有30个典型垃圾堆场的地质环境适宜性和综合适宜性分别作了评价。     

Impact of Water Consumption and Saturation-Dependent Corrosion Rate on Hydrogen Generation and Migration from an Intermediate-Level Radioactive Waste Repository

The corrosion of metals contained in intermediate-level long-lived waste (ILW) under reduced chemical condition will lead to the production of hydrogen gas during the post-closure phase of a deep geological repository for radioactive waste. According to previous investigations by Talandier et al. (Proceedings of TOUGH symposium 2006, Berkeley, 2006), the period of concern covers several 1,000 years after closure of a repository in a clay host rock (Callovo-Oxfordian). The limited hydrogen transport efficiency of the host rock will lead to significant saturation of the concrete waste canister pore space and voids with a gas phase and pressure build-up within the emplacement drifts. On the other hand, the water availability is limited as a result of (i) the low permeability of the clay host rock and (ii) the desaturation of the rock mass close to the drift wall due to the ventilation of the drifts during the operational phase of the repository. In former numerical simulations it was assumed that under the reducing chemical conditions prevailing in the repository, the corrosion rate would be a function of the available metal surface and the temperature only. In this paper, simulation results based on new phenomenological functions are presented, which were implemented in TOUGH2. These allow taking into account (i) a water saturation dependency of the hydrogen generation rate, (ii) the water consumption due to the corrosion process, and (iii) the total metal mass available for corrosion. The paper presents results of 1D radial and 2D vertical simulations of a typical cross-section of a waste emplacement drift and the surrounding rock mass. The interactions between water availability from the low permeable clay, the dependency of the hydrogen generation rates from the water saturation of the waste package and the hydrogen migration in the host rock are demonstrated.     

固体废弃物处理的岩土工程问题

系统地介绍了与固体废弃物填埋处理有关的岩土工程问题, 包括地质灾害的勘察、预防和治理, 似土废弃物和非土废弃物性能的测试研究, 填埋场和填埋体的稳定和变形分析, 填埋场的渗漏和污染物运移的规律, 粘土和筑坝建材的调查等。     

Repository-Scale Modeling of the Long-Term Hydraulic Perturbation Induced by Gas and Heat Generation in a Geological Repository for High-and Intermediate-Level Radioactive Waste: Methodology and Example of Application

The current design of a deep geological repository for high- and intermediate-level radioactive waste in France consists of a complex system of different underground structures (ANDRA, Dossier 2005 Argile, les recherches de l’Andra sur le stockage géologique des déchets radioactifs à haute activité et à vie longue, collection les Rapports. Chatenay-Malabry, France, 2005). For a comprehensive understanding of the long-term hydraulic evolution of the entire repository, numerical non-isothermal two-phase flow and transport simulation, taking into consideration the generation, accumulation, and release of hydrogen gas and decay heat, are compulsory. However, a detailed numerical model of the entire repository system would require a tremendous computational effort and pose a laborious task with respect to the operation of the model. To handle these difficulties, we have developed an efficient method for the numerical modeling of a complete repository system and its geologic environment. The method consists of the following steps: (i) subdivision of the repository plane into a large number of “sectors” based on the position of hydraulic seals and on other geometrical considerations, (ii) exploitation of existing symmetries (inside or between sectors), (iii) adoption of the “multiplying concept”, and (iv) connection of the individual sectors at the drift interfaces to form the entire repository model. Each sector is modeled as a three-dimensional (3D) block, and the entire model is computed with TOUGH2-MP. The method allows for a massive reduction in overall finite-volume elements and, at the same time, provides an adequate representation of the small-sized structures in the repository. The main characteristics of the method and its application to an entire deep geological repository system in a clay host rock are presented.     

城市建设地质极限问题分析

从地质学与力学的角度看 ,城市的不断扩展等同于城市建设对地质环境施加规模和强度不断增大的荷载 ,而城市下伏岩土体承受荷载的能力是有限的。本文由此侧面切入城市地质环境与地质灾害问题。注重潜在的、缓慢的城市地质作用。