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基于室内单井注抽试验的潜水含水层弥散度反演机理探究
1
作者 彭宇辉 文章 +1 位作者 朱棋 姜磊玉 《安全与环境工程》 北大核心 2025年第2期255-263,共9页
单井注抽(single-well push-pull,SWPP)试验因其成本低、周期短以及操作简单的优点,被广泛用于求取含水层弥散度等水文地质参数。本文开展了潜水含水层SWPP室内试验研究,分析了抽出速率和潜水含水层初始厚度对穿透曲线(breakthrough cur... 单井注抽(single-well push-pull,SWPP)试验因其成本低、周期短以及操作简单的优点,被广泛用于求取含水层弥散度等水文地质参数。本文开展了潜水含水层SWPP室内试验研究,分析了抽出速率和潜水含水层初始厚度对穿透曲线(breakthrough curve,BTC)的影响,采用COMSOL Multiphysics有限元软件建立了潜水含水层SWPP试验数值模型,引入动网格模块进行求解,并利用数值模拟结果拟合室内试验示踪剂穿透曲线以验证模型的可靠性。此外,基于近似潜水井流动力学理论提出了新的解析解,求取了潜水含水层弥散度并进行了误差分析。结果表明:①随着抽出速率的增大,BTC下降速率更快,井筒内溶质浓度达到井筒内初始值的时间提前;②随着含水层初始厚度的增大,BTC下降速率变慢;③潜水含水层SWPP试验数值模型的解与室内SWPP试验结果拟合的纳什效率系数均大于0.98,验证了数值模型的可靠性;④随着井筒内水位降深与含水层初始厚度比值的增加,计算得到的相对误差系数增大,说明本研究提出的SWPP试验解析解求解潜水含水层弥散度的误差增大。 展开更多
关键词 单井注抽(SWPP)试验 潜水含水层 弥散度 误差分析
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基于单井注抽试验的增强型地热系统储层近井渗透率原位测试方法研究 被引量：3
2
作者 徐含英 姜振蛟 +1 位作者 许天福 陈炫沂 《水文地质工程地质》 CAS CSCD 北大核心 2023年第4期50-58,共9页
储层压裂阶段,对近井渗透率的高效评估是分析压裂效果、更新压裂方案的重要环节。但受技术或成本制约,目前仍然缺少深部储层近井渗透率原位测算方法。借助于压裂施工过程的间歇性注入和返排泄压环节,提出一种依托压裂施工过程的单井注... 储层压裂阶段,对近井渗透率的高效评估是分析压裂效果、更新压裂方案的重要环节。但受技术或成本制约,目前仍然缺少深部储层近井渗透率原位测算方法。借助于压裂施工过程的间歇性注入和返排泄压环节,提出一种依托压裂施工过程的单井注抽示踪试验工艺,以及基于数值求解和解析解的2种渗透率估算方法,实现了低成本条件下深部储层渗透率原位测试。将该套方法体系应用于实际增强型地热系统场地,结果显示:在单井注抽试验示踪剂突破曲线不完备条件下,通过数值方法仍然能够合理地估算近井渗透率(0.8 D),但方法计算效率较低;而在示踪剂突破曲线相对完备条件下(即监测得到示踪剂浓度峰值),可采用解析法快速估算渗透率(0.25 D);但由于解析法中未能精确考虑井筒内部长距离示踪剂迁移过程和储层内部弥散作用对示踪剂突破曲线的影响,计算精度相对较低。然而,通过数值方法和解析方法估算近井渗透率处于同一数量级,表明解析法仍可以作为渗透率原位快速估算的一种有效手段。文章提出的单井注抽试验工艺和数据解释方法体系为深部储层渗透率原位测试提供了一种新的途径。 展开更多
关键词 渗透率 原位测试 单井注抽试验 水力压裂 地热
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考虑弱透水层的单井注抽试验解析模型研究 被引量：3
3
作者 刘玉舒 戴炆君 +1 位作者 刘洋 王全荣 《安全与环境工程》 CAS 北大核心 2020年第6期1-6,共6页
单井注抽(Single-Well Push-Pull,SWPP)试验被广泛用于获取含水层的溶质运移参数,但现有的SWPP试验数学模型中往往忽略了弱透水层的影响。针对含水层-弱透水层系统的径向弥散过程,将弱透水层效应考虑到SWPP试验中,建立了含水层-弱透水... 单井注抽(Single-Well Push-Pull,SWPP)试验被广泛用于获取含水层的溶质运移参数,但现有的SWPP试验数学模型中往往忽略了弱透水层的影响。针对含水层-弱透水层系统的径向弥散过程,将弱透水层效应考虑到SWPP试验中,建立了含水层-弱透水层系统中考虑混合效应的SWPP试验数学模型,采用拉普拉斯变换和格林函数法获得模型的半解析解,并通过与前人的解析解模型进行对比,验证了本模型的可靠性。敏感性分析结果表明:在SWPP试验中,弱透水层的分子扩散系数对含水层中溶质运移产生的影响不可忽略,当考虑弱透水层的分子扩散作用时,含水层注入阶段和抽取阶段早期井筒内溶质穿透曲线越低,抽取阶段晚期井筒内溶质穿透曲线越高。数值模拟研究结果也表明:当弱透水层渗透系数与含水层渗透系数的比值接近0.01时,半解析解模型的误差可以忽略,精度可以满足工程需求。 展开更多
关键词 单井注抽试验 含水层-弱透水层系统 径向弥散 半解析解
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横向热扩散作用对地热资源开发过程中单井注抽试验的影响机理 被引量：1
4
作者 张太平 刘洋 +1 位作者 丁若伟 凡倩莹 《安全与环境工程》 CAS CSCD 北大核心 2021年第6期138-143,150,共7页
单井注抽(SWPP)试验被广泛用于获取裂隙-基岩含水层系统中热弥散等相关的理化参数,但现有的单井注抽试验数值模型往往忽略了裂隙-基岩含水层中横向热扩散作用的影响。采用二维的对流-扩散方程(ADE)建立考虑横向热传导效应的SWPP试验数... 单井注抽(SWPP)试验被广泛用于获取裂隙-基岩含水层系统中热弥散等相关的理化参数,但现有的单井注抽试验数值模型往往忽略了裂隙-基岩含水层中横向热扩散作用的影响。采用二维的对流-扩散方程(ADE)建立考虑横向热传导效应的SWPP试验数值模型,内边界条件考虑混合效应,并采用前人的解析解模型检验了数值模型的稳定性和精度。结果表明:裂隙介质中的横向热扩散作用会导致注入阶段井壁上的温度穿透曲线降低,而抽取阶段井壁上的温度穿透曲线升高,拖尾现象明显;裂隙介质的宽度越大,裂隙和基岩介质中的温度值越高;此外,在注入阶段,裂隙介质中的热量往基岩介质中运移,裂隙介质中的热量逐渐降低,而在抽取阶段,基岩介质中的热量往裂隙介质中运移,基岩介质中的热量逐渐增加。本研究建立的数值模型提高了模拟预测结果的精度,能够为裂隙-基岩含水层介质中的地热开发利用提供理论依据。 展开更多
关键词 横向热扩散 地热开发 裂隙-基岩含水层 单井注抽试验 数值解 混合效应
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混合效应和表皮效应对单井注抽试验的影响机理 被引量：3
5
作者 顾昊琛 凡倩莹 《安全与环境工程》 CAS CSCD 北大核心 2023年第2期156-162,共7页
单井注抽(single-well push-pull,SWPP)试验因为成本低、耗时短和操作简单等优点已经被广泛用于获取含水层中与径向弥散有关的参数。其中混合效应和表皮效应在SWPP试验中起着非常重要的作用,但前人的SWPP试验模型对这两个过程的刻画过... 单井注抽(single-well push-pull,SWPP)试验因为成本低、耗时短和操作简单等优点已经被广泛用于获取含水层中与径向弥散有关的参数。其中混合效应和表皮效应在SWPP试验中起着非常重要的作用,但前人的SWPP试验模型对这两个过程的刻画过于单一。采用有限差分法建立了同时考虑混合效应和表皮效应的SWPP试验模型,通过与前人的SWPP试验模型在特定条件下的对比,验证了模型的合理性,并利用建立的数值模型分析了混合效应和表皮效应对SWPP试验结果的影响机理。结果表明:在SWPP试验中,混合效应和表皮效应对含水层径向弥散的影响不能忽视,当井筒内的地下水体积越大,混合效应越显著,井筒内溶质的穿透曲线较低;当表皮区域弥散度大于含水层弥散度时,表皮厚度越大,越不利于溶质在表皮区域的迁移,而当表皮区域弥散度小于含水层区域弥散度时,表皮厚度越大,越不利于溶质在含水层中的迁移;表皮区域孔隙度越大,对流速度越小,越不利于溶质迁移;参数敏感性分析结果显示,混合效应和表皮效应在SWPP试验中不可忽视。 展开更多
关键词 单井注抽(SWPP)试验 混合效应 表皮效应 有限差分法
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微生物堵塞对单井注抽试验的影响机理 被引量：2
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作者 阳畅 刘洋 +2 位作者 刘世强 陈思 王全荣 《安全与环境工程》 CAS CSCD 北大核心 2023年第1期199-204,220,共7页
在石油污染的含水层中,污染物和微生物种类多样,为了提高修复效率和降低修复成本,首先需要查明受污染含水层的弥散度、孔隙度、吸附与解吸系数等溶质运移相关的生物地球化学参数。单井注抽(single-well push-pull, SWPP)试验作为一种高... 在石油污染的含水层中,污染物和微生物种类多样,为了提高修复效率和降低修复成本,首先需要查明受污染含水层的弥散度、孔隙度、吸附与解吸系数等溶质运移相关的生物地球化学参数。单井注抽(single-well push-pull, SWPP)试验作为一种高效的方法已经被广泛用于获取含水层的生物地球化学参数,其中微生物堵塞作用在SWPP试验中起着非常重要的作用,但目前已有的SWPP试验数值模型对微生物堵塞过程的模拟过于简化。采用指数衰减模型刻画微生物堵塞作用,利用有限差分法建立同时考虑混合效应和微生物堵塞作用的SWPP试验数值模型,研究微生物堵塞作用对SWPP试验的影响机理,并通过将该数值模型在特定条件下的数值解与前人模型的数值解进行对比,验证了模型的合理性。结果表明:微生物堵塞作用对SWPP试验结果的影响不能忽视,微生物堵塞作用越显著,含水层渗透系数的衰减系数越大,井壁处溶质穿透曲线(breakthrough curves, BTCs)在SWPP试验抽取阶段晚期的拖尾现象越明显;随着微生物堵塞作用范围的增加,井壁处溶质BTCs在SWPP试验抽取阶段的拖尾现象越严重;参数敏感性分析结果显示,在SWPP试验初期,混合效应对井壁处溶质BTCs的影响较大,随着SWPP试验的进行,微生物堵塞作用对井壁处溶质BTCs的影响逐渐变大。 展开更多
关键词 微生物堵塞 混合效应 有限差分法 单井注抽(SWPP)试验
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单井注抽示踪试验推估含水层中DNAPL残留量的数值分析 被引量：5
7
作者 顾瑞婷 施小清 +3 位作者 郭琼泽 宋美钰 徐红霞 吴吉春 《水文地质工程地质》 CAS CSCD 北大核心 2023年第4期204-212,共9页
目前,刻画场地重非水相液体(dense non-aqueous phase liquid,DNAPL)污染常用的钻孔取样和井间分溶示踪试验方法成本高昂。相比而言,单井注抽试验节省经费,且对污染源区的扰动少,但该试验方法推估DNAPL残留量的准确性尚未得到定量验证... 目前,刻画场地重非水相液体(dense non-aqueous phase liquid,DNAPL)污染常用的钻孔取样和井间分溶示踪试验方法成本高昂。相比而言,单井注抽试验节省经费,且对污染源区的扰动少,但该试验方法推估DNAPL残留量的准确性尚未得到定量验证。针对该问题,基于数值方法分析了示踪剂类型、注抽速率、污染源区结构等因素对单井注抽试验推估DNAPL残留量精度的影响。结果表明:(1)选用分溶系数比2,2-二甲基-3-戊醇(2,2-dimethyl-3-pentanol,DMP)低的己醇进行示踪,示踪剂回收更加充分,推估污染物残留量的平均精度增幅可达35.11%;(2)当注入速率从100 m^(3)/d提高至130 m^(3)/d、抽出速率从120 m^(3)/d提高至150 m^(3)/d,示踪剂接触的污染源区面积更大,均质源区对应的污染物残留量平均精度从42.45%提高到60.26%,非均质源区对应的平均精度从27.69%提高至48.72%;(3)污染源区结构复杂程度的增加会阻碍示踪剂的运移,非均质源区对应的平均精度比均质源区降低了13.15%;(4)单井注抽示踪试验更适用于离散状为主的污染源区,其平均精度比池状为主的源区增加了15.74%。单井注抽试验结合数值分析可有效推估残留非水相液体的分布,建议在DNAPL污染场地精细调查中使用,可为场地风险评估和修复方案的制定提供参考。 展开更多
关键词 重非水相液体 单井注抽示踪试验 穿透曲线 UTCHEM 污染源区
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