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Using tough2 numerical simulation to analyse the geothermal formation in Guide basin,China

Journal of Groundwater Science and Engineering 2020年第4期8卷 328-337页

作者： LIU Feng WANG Gui-ling ZHANG Wei YUE Chen TAO Li-bo Institute of Hydrogeology and Environmental Geology Chinese Academy of Geological Sciences Shijiazhuang 050061China Technology Innovation Center of Geothermal&Hot Dry Rock Exploration and Development Ministry of Natural ResourcesShijiazhuang 050061China Shen Kan Engineering&Technology Corporation MCCShenyang 110169China

The Guide sedimentary basin is located in the northeastern part of Qinghai-Xizang Plateau,which is rich in geothermal resources.However,exploitation of the geothermal resources has so far been limited,because of limited understanding of the resources quantity and storage gained from scientific researches.In this study,using a typical cross section across the basin and taking into account its geothermal and geological conditions,a new waterheat coupled model was built and associated modelling was done by the software tough2.During modelling process,the accuracy and applicability of the model was confirmed through the calibration of relevant parameters for modelling the heat and water transport and the formation of geothermal reservoir across the basin,with particular focus on the Neogene geothermal field.Results show that the groundwater that flows from the basin margins to the center is heated by the Neogene and Paleogene sedimentary rocks with high geothermal gradients.Since the east-west extending fault F1 is conductive,it acts as preferential flow paths which on one hand provide additional and rapid flows to the thermal reservoir;and on the other hand,cool down the thermal water to a certain extent due to the infiltration of shallower water sources in the vicinity of the fault.Furthermore,the estimated geothermal resources quantity is close to that of previous studies.In comparison with the Paleogene rock formations,the Neogene geothermal reservoir shows a better nature in terms of water content,aquifer permeability and resources exploitability,although the resource quantity of the Paleogene reservoir is considerable.

关键词： Guide basin tough2 Two-dimensional modelling Numerical simulation Geothermal resource evaluation

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各向异性对CO_2-水两相流体运移的影响——tough2模拟器功能提升

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东北大学学报（自然科学版） 2014年第8期35卷 1211-1216页

作者：杨艳林卜繁婷王福刚许天福吉林大学地下水资源与环境教育部重点实验室吉林长春130021

针对目前tough2难以处理非均质各向异性地质体渗流的特点,提出采用张量形式的渗透率,耦合各向异性的处理算法,并在tough2输入文件中增加了岩体的渗透主方向和单元的连接方向等参数的输入,有效解决了主渗透率方向与坐标轴不一致,以及多... 详细信息

针对目前tough2难以处理非均质各向异性地质体渗流的特点,提出采用张量形式的渗透率,耦合各向异性的处理算法,并在tough2输入文件中增加了岩体的渗透主方向和单元的连接方向等参数的输入,有效解决了主渗透率方向与坐标轴不一致,以及多区域各向异性的问题.模拟研究了各向异性介质对CO2气体饱和度空间分布的影响,发现CO2在渗透率主值方向上的运移距离远,传播速度明显快,由此验证了算法的有效性.该项研究有效地提升了tough2的性能,使得tough2在处理复杂地质体渗流问题时,模拟结果更加客观,符合实际.

关键词： tough2 流体运移各向异性数值模拟渗透率

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基于GMS的三维tough2模型及模拟

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吉林大学学报（地球科学版） 2017年第4期47卷 1229-1235页

作者：谭家华雷宏武中铁第四勘察设计院集团有限公司武汉430063 中国科学院武汉岩土力学研究所武汉430071

GMS和tough2均是应用广泛的地下流动系统数值模拟软件,其中,GMS界面友好,功能强大;而tough2虽具有强大的数值计算能力,但缺乏友好的可视化前后处理界面。本文借助GMS强大的前处理能力,基于概念模型建立了三维复杂模型,把GMS/MODFLOW三... 详细信息

GMS和tough2均是应用广泛的地下流动系统数值模拟软件,其中,GMS界面友好,功能强大;而tough2虽具有强大的数值计算能力,但缺乏友好的可视化前后处理界面。本文借助GMS强大的前处理能力,基于概念模型建立了三维复杂模型,把GMS/MODFLOW三维数值模型(包括网格数据、岩性数据、初始和边界数据等)转化为tough2数值模型进行数值计算。通过两个计算实例(含水层水平没有起伏和有起伏)对比分析了GMS/MODFLOW和tough2计算结果的差异。结果显示,该方法可以快速地建立刻画复杂地质条件的tough2模型,计算结果与GMS/MODFLOW差异很小,说明两个软件均有很高的可信度;同时,该方法发挥了两个软件各自的优势,为进行更为复杂的多相流动数值模拟提供了可行性。

关键词：数值模拟 GMS tough2 三维模型模拟对比

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基于多边形的tough2模拟器网格生成方法

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工程勘察 2010年第12期38卷 32-37页

作者：胡立堂张可霓邓媛媛北京师范大学水科学研究院地下水污染控制与修复教育部工程研究中心北京100875

针对tough2模拟器网格数据较难生成的特点,在总结分析已有的网格生成工具的优缺点基础上,介绍了基于多边形的网格生成方法。该方法先将研究区离散为多个三角形网格,再将其转化为多边形网格。基于水文地质参数分区和地理信息系统软件,可... 详细信息

针对tough2模拟器网格数据较难生成的特点,在总结分析已有的网格生成工具的优缺点基础上,介绍了基于多边形的网格生成方法。该方法先将研究区离散为多个三角形网格,再将其转化为多边形网格。基于水文地质参数分区和地理信息系统软件,可生成各结点的水文地质参数分区信息,再利用统计软件将已知点的高程和厚度信息扩展到模拟层的结点,最终可生成tough2模拟器需要的网格输入文件。以北京市平原区网格生成说明了方法的合理性。这些成果为tough2模拟器的推广应用提供了参考,并将提高tough2的使用效率。

关键词： tough2 三角网格多边形网格地理信息系统前处理

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基于tough2的柴达木盆地诺木洪剖面地下水流模拟

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干旱区地理 2016年第3期39卷 548-554页

作者：顾晓敏张戈郝奇琛邵景力崔亚莉张秋兰肖勇中国地质大学(北京)水资源与环境学院北京100083 中国地质调查局西安地质调查中心陕西西安710001

基于tough2数值模拟软件的EOS9模块建立柴达木盆地典型剖面饱和-非饱和地下水流数值模型。模型中对上边界条件的处理采用考虑潜在蒸发能力和土壤含水率的表土含水量计算方法。利用试估校正法对模型参数进行识别验证,模拟结果得出实测水... 详细信息

基于tough2数值模拟软件的EOS9模块建立柴达木盆地典型剖面饱和-非饱和地下水流数值模型。模型中对上边界条件的处理采用考虑潜在蒸发能力和土壤含水率的表土含水量计算方法。利用试估校正法对模型参数进行识别验证,模拟结果得出实测水位与模拟水位拟合相关系数为0.976 4;均衡计算结果表明地下水补给量主要为南侧山前补给,占补给总量的90.1%,排泄量主要为溢出排泄和蒸发排泄,分别占64.3%和35.7%。地下水流系统发育三级流动层次,其中局部水流系统排泄是地下水排泄的主要方式,循环量主要为泉溢出排泄,占58.8%;中间流循环量主要为溢出排泄和蒸发排泄,占27.6%;区域流循环量主要为蒸发排泄,占13.6%。

关键词：柴达木盆地饱和-非饱和地下水流系统 tough2

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基于tough2的蒸汽辅助重力泄油数值模拟研究

基于TOUGH2的蒸汽辅助重力泄油数值模拟研究

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作者：曹志林大连理工大学

学位级别：硕士

蒸汽辅助重力泄油(Steam Assisted Gravity Drainage,SAGD)作为一种稠油热采的有效技术,已在加拿大、委内瑞拉、美国相继得到广泛应用。我国作为油砂资源大国之一,稠油增产势在必行。尽管我国在SAGD领域有些攻关成果,但总体上仍处于起... 详细信息

蒸汽辅助重力泄油(Steam Assisted Gravity Drainage,SAGD)作为一种稠油热采的有效技术,已在加拿大、委内瑞拉、美国相继得到广泛应用。我国作为油砂资源大国之一,稠油增产势在必行。尽管我国在SAGD领域有些攻关成果,但总体上仍处于起步阶段。因此,开展SAGD的机理及其数值模拟研究,具有十分重要的学术价值和社会经济意义。本文的主要研究内容与结论如下:(1)首先回顾与梳理了SAGD数值模拟理论背景,同时自主开发Python模块用于tough2后处理,最终形成了一套完整的模拟流程。结果表明:改进后的tough2具备对SAGD过程进行模拟的初步能力。SAGD中所涉及到的传热传质、非混溶多相流问题,均可借助tough2圆满求解;(2)其次基于改进的tough2建立了双水平井SAGD工程过程的数值模型。对稠油开采中预热阶段和生产阶段,进行连续的数值模拟,揭示了SAGD二维截剖面、三维立体蒸汽腔的发育规律,同时开展对SAGD开采动态特征的分析评价。结果表明:该模型能够定量分析剩余油饱和度和温度的空间动态分布,有利于掌握整个区块的开发动态;该开采方案下累积油汽比为0.188(大于0.13),采出程度为57%,说明该方案是经济可采的;(3)然后针对影响SAGD开发效果的6个主要因素,进行了参数敏感性分析。深入剖析了参数影响SAGD的物理机理,并对油藏参数、注采参数和井网参数进行了优选。结果表明:垂直渗透率和水平渗透率的比率、油藏原油饱和度和注入温度,对SAGD开发效果均为正相关;而注汽速度、垂直井距和横向井距,均各自存在自己的最佳值,无论过大还是过小,均不合适。(4)最后对于有、无泥岩隔夹层两种不同的油藏SAGD案例,开展了开发过程与效果的对比研究。研究结果表明:当注入井与生产井之间存在一连续水平泥岩隔夹层时,对蒸汽腔的上升过程具有显著的阻碍作用,峰值产油速率降低了4%。tough2是美国劳伦斯伯克利国家实验室(LBNL)历经近半个世纪,主要针对包括地热的水力学研究领域而研发的多相多组分渗流热输运数值模拟计算机程序。通过二次研发及局部算法的攻关,本论文首次探索将纯源代码运用于SAGD稠油热采的模拟。迄今取得的成果,为后续实现热流固耦合,尝试研究地热开采与稠油热采的结合方案,打下了一个坚实的分析基础。

关键词：稠油蒸汽辅助重力泄油 tough2 三维蒸汽腔

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基于tough2的石油运移数值模拟研究

基于TOUGH2的石油运移数值模拟研究

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作者：付登伟南京大学

学位级别：硕士

石油作为关系国计民生的重要能源资源,无论是对人们的生产生活还是对于国家的经济战略都起到至关重要的作用。而石油勘探难度和风险的加大要求人们进一步加深对石油运移聚集规律,尤其是对石油二次运移聚集规律的认识,尽可能准确地对勘... 详细信息

石油作为关系国计民生的重要能源资源,无论是对人们的生产生活还是对于国家的经济战略都起到至关重要的作用。而石油勘探难度和风险的加大要求人们进一步加深对石油运移聚集规律,尤其是对石油二次运移聚集规律的认识,尽可能准确地对勘探区域石油运移聚集的趋势进行判断,以期降低勘探的风险。而石油二次运移和聚集也一直是众多研究者关注的热点,同时也是石油地质学中研究的难点。传统上,研究石油二次运移和聚集主要是通过物理模拟实验的方法,但物理模拟实验难以实现对实际大多数地质条件的精确刻画,且具有价格昂贵、操作复杂、不够灵活以及可重复性低等诸多不足。而数值模拟是理论、方法和技术高度综合的、动态的定量分析,在研究石油运移方面比物理模拟实验更能体现解决复杂地质问题的优势。随着计算机技术的发展,数值模拟的优势更加的明显。本文首先介绍了一个模拟等温非等温条件下多孔介质或裂隙介质中,多组分、多相流及热量运移的三维数值模拟程序tough2,利用其EOS8模块建立了理想张性断层系统的水-气-油三相流的二维剖面模型,并通过与前人的物理模拟结果对比,探讨了利用tough2模拟石油运移的可行性。利用tough2软件建立了滨里海盆地中区块的水-气-油三相流的二维剖面模型,分析了不同断层性质状况下,石油的迁移规律及聚集特征。结果表明,tough2可以用来模拟和分析石油在张性断层系统中的运移规律及分布特征;与前人的物理模拟相比,基于tough2软件的数值模拟除了具有成本低廉、操作灵活等特点外,更重要的是能够减少物理模拟中的人为因素,能够适用于各种复杂条件下水-气-油三相流的运移模拟;对滨里海盆地中区块石油运移的模拟揭示了该区石油迁移的优势路径和该区可能的石油聚集区,同时也揭示了断层在不同性质状态下对石油迁移路径和聚集的影响。

关键词： tough2 石油二次运移数值模拟张性断层滨里海盆地

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砂岩含水层CO_(2)封存中考虑盐沉淀反馈作用的数值模拟:以鄂尔多斯盆地为例

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地质科技通报 2022年第1期41卷 269-277页

作者：高志豪赵锐锐成建梅中国地质大学(武汉)环境学院武汉430078

盐沉淀是含水层CO_(2)封存中需要关注的问题。当前,大多数数值模拟没有考虑盐沉淀引起的地层孔隙度和渗透率变化对流体流动的反馈作用。以鄂尔多斯盆地刘家沟组地层为例,利用tough2软件建立了一个二维模型。通过修改程序源代码,使得模... 详细信息

盐沉淀是含水层CO_(2)封存中需要关注的问题。当前,大多数数值模拟没有考虑盐沉淀引起的地层孔隙度和渗透率变化对流体流动的反馈作用。以鄂尔多斯盆地刘家沟组地层为例,利用tough2软件建立了一个二维模型。通过修改程序源代码,使得模型能考虑盐沉淀对流体流动的反馈作用。模拟结果表明,刘家沟组地层在CO_(2)注入20 a时,盐沉淀的反馈作用使得注入井附近地层压力提升达到了0.87MPa,储层注入性损失7.17%。地层水盐度对盐沉淀及其反馈作用的影响最大,CO_(2)注入速度的影响次之,地层渗透率的影响最小。在地层水盐度较高时,固体盐饱和度显著增加,从而造成地层渗透率明显下降。当地层水盐度为0.24时,盐沉淀造成注入性损失45.32%,引起的地层压力提升达到了12.14MPa。因此,需要特别关注高盐度地层水引起的盐沉淀及其反馈作用。

关键词： CO_(2)地质封存盐沉淀渗透率降低地层压力注入性 tough2

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层状非均质结构包气带入渗过程单相流与两相流数值模拟对比研究

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水文地质工程地质 2022年第2期49卷 24-32页

作者：高靖勋冯洪川祝晓彬吴吉春吴剑锋卫云波王水表生地球化学教育部重点实验室/南京大学地球科学与工程学院江苏南京210023 江苏省环境工程重点实验室/江苏省环境科学研究院江苏南京210036

包气带水分入渗过程受多种因素的影响。定量研究层状非均质岩性结构和入渗速率对其影响,有助于解决根据不同条件选择单相流模型或水气二相流模型模拟包气带水分入渗过程的问题。结合填埋场等场地地层条件及污废水入渗特征,分别建立了“... 详细信息

包气带水分入渗过程受多种因素的影响。定量研究层状非均质岩性结构和入渗速率对其影响,有助于解决根据不同条件选择单相流模型或水气二相流模型模拟包气带水分入渗过程的问题。结合填埋场等场地地层条件及污废水入渗特征,分别建立了“上细下粗”和“上粗下细”包气带层状非均质岩性结构水分入渗单相流和水气二相流模型,探讨不同层状非均质岩性结构条件下模型的适用性。在“上粗下细”岩性结构模型基础上,进一步探究入渗速率对水气两相运移结果的影响。基于论文模型研究表明:(1)在包气带岩性结构为“上细下粗”的条件下,气相的影响基本可以忽略,可直接采用单相流模型对包气带水分运移进行模拟;在“上粗下细”岩性结构和本次模型设定的底部压力保持不变及污废水泄漏前场地未接受降水入渗补给等条件下,当包气带上下层介质渗透率比值大于16倍时,气相会对水相运移产生明显影响,且下层介质渗透率越小、上下层介质渗透率比值越大,单相流与两相流的运移结果差别越大,需要采用水气二相流模型模拟包气带水分运移。(2)在包气带“上粗下细”岩性结构条件下,入渗速率越大,气相对水流入渗的阻滞作用越明显,此时包气带水分运移模拟应采用水气二相流模型。

关键词：场地层状非均质岩性结构 tough2 水气二相流入渗速率包气带

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tough2在地埋管热渗耦合数值模拟中的应用

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上海国土资源 2015年第2期36卷 87-91页

作者：王洋张可霓范蕊王小清上海市地矿工程勘察院上海200072 同济大学机械与能源工程学院上海201804 同济大学中德工程学院上海201804

为确保地源热泵系统能够得到合理利用,本文在tough2平台基础上建立了垂直U形地埋管三维精细热渗耦合数值模型,对系统的全年运行特性进行分析,针对冬夏负荷不平衡特点,利用tough2-MP/EOS3数值代码,分析讨论系统运行过程中不同单位井深换... 详细信息

为确保地源热泵系统能够得到合理利用,本文在tough2平台基础上建立了垂直U形地埋管三维精细热渗耦合数值模型,对系统的全年运行特性进行分析,针对冬夏负荷不平衡特点,利用tough2-MP/EOS3数值代码,分析讨论系统运行过程中不同单位井深换热量对土壤温度及土壤温度恢复的影响。模拟结果表明利用tough2数值模拟方法研究地埋管热渗耦合问题具有一定的优势和可行性。

关键词：土壤源热泵温度场数值模拟 tough2

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