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深部盐水层非均质性对CO_2运移的影响: 2014年; 深部盐水层是二氧化碳地质封存重要的封存场所,而深部盐水层具有强烈的非均质性,这对二氧化碳的扩散规律和分布特征具有着重要的影响。本文通过建立二维分层结构模型进行数值模拟,分析了二氧化碳注入过程中岩层压强的变化和气相二氧化碳扩散情况,并对3组不同模型进行对比。模拟结果表明二氧化碳受浮力向上扩散,在盖层底部发生侧向迁移。盖层底部岩层为主要封存储层,而且该岩层渗透性越好二氧化碳封存越安全。; 吴跃王媛刘阳; 关键词：非均质

深部咸水层二氧化碳沿断层泄漏的运移规律研究被引量：5: 2015年; 以深部咸水层二氧化碳地质封存为背景,基于多组分多相流运移理论,对咸水层储存二氧化碳沿断层泄漏的运移规律进行研究。建立二维多岩相结构模型,通过数值方法分析二氧化碳在断层通道和上覆岩层中的运移规律,以及运移过程中二氧化碳相态的变化特征,并对断层的渗透率进行敏感性分析。结果表明,深部咸水层二氧化碳在浓度差和压力差作用下沿断层通道向上覆岩层运移。二氧化碳的密度比水小,重力差使二氧化碳受到向上的浮力,因此在岩层中二氧化碳的分布特征整体上呈类似漏斗的形态。随着泄漏的进行,二氧化碳不断驱替断层通道中的水分,密度减小;随着两相流变成单相流,断层通道逐渐被蒸干。此外,断层渗透率是整个泄露过程中流体运移的重要影响因素。; 胡叶军王媛刘阳; 关键词：二氧化碳断层运移

深部咸水层二氧化碳封存的干化效应及选址启示被引量：1: 2014年; 将二氧化碳注入到深部咸水层中,形成复杂的多组分、多相流系统。二氧化碳在压力梯度、浓度差作用下不断扩散,逐步带走盐溶液中的水分,导致各组分的相态变化,盐结晶析出,阻塞了咸水层孔隙通道,从而降低了二氧化碳的注入效率,研究该干化效应的影响因素并为工程选址提供依据具有重要意义。采用二维径向模型建立多相流体的流动方程,并结合相对渗透率和毛细压力方程探讨二氧化碳注入速率、咸水层含盐量、毛细压力的特征参数对干化效应的影响,干化效应可用固体饱和度值进行定量描述。结果表明:二氧化碳运移分3个区域:干涸区、气液相混合区及液相咸水区,干化效应主要发生在井周的干涸区。在毛细作用下固体饱和度随注入速率的减小而增大,随咸水层含盐量增大而增大,随毛细作用增大而增大。因此,提高二氧化碳的注入速率,向咸水层中注水稀释含盐量或选择粒径较大的均质咸水层减小毛细作用,均可降低盐结晶对孔隙通道的阻塞,提高注入效率。; 王媛刘阳; 关键词：干化毛细压力孔径

岩体水力劈裂非稳定渗流影响机制初探被引量：7: 2012年; 水力劈裂是石油开采、土石坝安全控制、原位地应力测试、隧洞突涌水防治等中的常见突出问题。首先,构建一维非稳定渗流模型,推导其解析解,并将水力劈裂关键因素水压力、水力梯度随时间的变化规律与有限元模拟结果进行对比,从而证明该理论解的正确性。其次,非稳定渗流结果与稳定渗流对比表明,在非稳定渗流状态下水压突增时刻,靠进水口处水力梯度最大,而趋于稳定状态时,水力梯度逐渐减小并最终达到稳定。同时,渗透性越小,高水力梯度作用时间越长,岩体发生水力劈裂的危险性越大。因此,采用非稳定渗流研究岩体水力劈裂作用机制是十分必要的。; 王媛颜青青; 关键词：水力劈裂非稳定渗流孔压水力梯度

深部咸水层CO_2地质封存对地层压力环境的影响被引量：5: 2016年; 针对深部咸水层CO_2地质封存过程中流体的运移和压力的传递现象,利用美国Frio地区的CO_2咸水层封存试验实测数据,建立二维多岩相结构模型,模拟分析CO_2地质封存中CO_2注入阶段岩石孔渗性能的变化特征、岩层压力增加的变化特征以及CO_2羽流的演化规律。结果表明,超临界CO_2在驱替咸水溶液的过程中形成类似漏斗状的扩散晕,蒸发作用产生的盐沉淀主要位于井附近的单气相区,随着盐沉淀的增加,井周围的渗透率降低、压力积聚;盖层渗透性提高避免了储层内部出现过大压力,但却增加了泄漏的可能性。; 胡叶军王蔚任杰王媛

Impact of capillary pressure on permeability impairment during CO2 injection into deep saline aquifers被引量：2: 2013年; During CO2 injection in deep saline aquifers, salt precipitation happens around the injection well because of capillary driven back flow, inducing permeability impairment. The permeability impairment affects CO2 injectivity and migration. Different values of three characteristic parameters for capillary pressure function (air entry pressure, empirical parameter m and liquid residual saturation) as well as input absolute value of maximum capillary are chosen in numerical simulation to figure out their effects on salt precipitation. Verma & Pruess model is then used for quantifying permeability impairment. Results show that permeability decreases with higher air entry pressure, larger liquid residual saturation, and especially smaller value of empirical parameter m. To enhance CO2 injectivity and avoid blocking of CO2 migration, a homogenous formation with large pore size should be chosen before CO2 injection into deep saline aquifer.; WANG Yuan; 关键词：进气压力盐水层残余油饱和度

黏性土开裂的细观角度分析: 2014年; 为了揭示土体在自然条件下因蒸发失水而开裂的原因,采用颗粒简化模型,将土体开裂看做是无数土颗粒的运动的结果,运动依然符合牛顿运动定律。不考虑其他因素引起基质吸力的组成部分,只考虑毛细水作用对基质吸力的贡献;并从土颗粒、水、气、水膜四相之间相互作用的细观角度,将土颗粒作为研究对象进行受力分析,找到土体开裂的内在动力,从细观角度阐明土体开裂的原因。结果表明土体在含水率相差较大的地方最先容易产生开裂;并分析低饱和度黏性土坚硬的原因。; 杨骥王媛冯迪; 关键词：非饱和土基质吸力毛细作用负孔隙水压力

咸水层封存CO_2沿断层带泄漏的影响因素分析被引量：5: 2016年; 为了揭示CO_2沿断层带泄漏过程的影响因素及其影响规律,建立两相流驱替模型描述CO_2的泄漏过程,并通过数值模拟和数值分析建立CO_2泄漏影响因素与泄漏特性之间的定量函数关系。以此为基础,提出初步的多因素综合评价方法,为评价CO_2泄漏风险提供了一种新的思路。研究表明:咸水层封存CO_2沿断层带的稳定泄漏速率与断层和注入井间距的倒数呈对数关系,与断层倾角呈对数关系,与断层宽度呈抛物线关系,与断层渗透率呈幂函数关系,与CO_2注入速率和注入深度均呈线性关系。通过综合分析发现,在各种影响因素中,断层破碎带宽度和断层渗透率的影响系数波动最大,说明该两项因素对CO_2泄漏的影响很大。另外,CO_2注入速率对泄漏速率的影响也比较明显,而断层与注入井间距和注入深度对泄漏速率的影响相对较小。; 胡叶军王媛任杰; 关键词：CO2地质封存断层带影响因素

基于分维数的土体裂隙表征单元体估算被引量：13: 2013年; 由于干湿循环、剪切或其它作用,自然界土壤表面发育着大量裂隙。裂隙相互连接形成网络,裂隙网络是一个随机无序的系统,常规统计方法描述裂隙的分布特征存在很大的难度。网状土体裂隙一般具有分形特征,可以用分维数来进行描述。用数码相机拍摄土体表面的裂隙,将其转换成灰度图像,并结合分形理论,建立了摄影法测定土体裂隙分维数的方法,得到了土体裂隙的分维数。根据表征单元体的物理意义,建立了基于分维数估算表征单元体的方法,并对实例进行了分析。研究表明:分维数随裂隙密度,裂隙宽度和次一级裂隙发育程度的增大而增大;表征单元体与裂隙的密度均匀性和隙宽均匀性相关,基于分维数估算表征单元体的方法简便可行。; 王媛冯迪陈尚星吴昊宸; 关键词：分形摄影法分维数

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国家教育部博士点基金(20110094130002)

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