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地热能可持续开发利用的数值模拟软件OpenGeoSys:原理与应用 被引量:20
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作者 孔彦龙 黄永辉 +4 位作者 郑天元 陆仁超 潘晟 邵亥冰 庞忠和 《地学前缘》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第1期170-177,共8页
地热能规模化利用的可持续开发,通常需要建立数学模型,以实现定量管理和预测。文章评述OpenGeoSys(OGS)数值模拟软件及其在地热资源开发利用过程中的应用算例。OGS是一款基于有限元的免费开源软件,它可处理与地热能开发相关的水流场-温... 地热能规模化利用的可持续开发,通常需要建立数学模型,以实现定量管理和预测。文章评述OpenGeoSys(OGS)数值模拟软件及其在地热资源开发利用过程中的应用算例。OGS是一款基于有限元的免费开源软件,它可处理与地热能开发相关的水流场-温度场-力学场-化学场等多场耦合过程。OGS已应用在国内外多个地热场地,文中着重介绍它在浅层地热能的流体温度变化预测、水热型地热能开发过程中的采灌井距优化、结垢机理和干热岩开发过程中的渗透性演化等方面的应用算例,为地热能的开发提供计算手段和参考。 展开更多
关键词 opengeosys 多场耦合 地热能 数值模拟
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基于OpenGeoSys的天然气水合物降压开采热-水-力耦合分析模型 被引量:3
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作者 叶智刚 王路君 +1 位作者 朱斌 陈云敏 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第11期3191-3202,共12页
天然气水合物是突破世界能源瓶颈的重要潜在途径,降压法是目前公认最经济有效的开采方法。降压开采时会引起固相水合物分解、液气产生与运移、热量传递及沉积物骨架变形,表现出温度场、液气渗流场、应力应变场间强烈的热-水-力(T-H-M)... 天然气水合物是突破世界能源瓶颈的重要潜在途径,降压法是目前公认最经济有效的开采方法。降压开采时会引起固相水合物分解、液气产生与运移、热量传递及沉积物骨架变形,表现出温度场、液气渗流场、应力应变场间强烈的热-水-力(T-H-M)耦合响应,易诱发开采井倾斜、储层塌陷等灾变。基于开源有限元平台Open Geo Sys及其已有的饱和土T-H-M耦合模型,通过嵌入水合物动力分解方程表征固相水合物分解为气液相过程,引入水气质量守恒描述液气相变特性;在此基础上采用非线性互补方法(nonlinear complementary problem,简称NCP)结合特殊主变量选取严格框定液气饱和度范围,并将水合物动力分解速率与控制方程源汇项予以关联;构建了开源的水合物开采T-H-M耦合分析模型。通过与室内降压分解试验和大尺度数值模型对比,验证了该模型的适用性和正确性,并探讨了水合物开采过程中孔隙水压缩性对沉积物T-H-M耦合过程的影响。结果表明:本模型求解水合物分解引起的固液气相变与液气相生成或消失等强非线性问题时稳定性好;降压开采过程中水合物由近及远逐渐分解,产生气液逐渐向边界处运移并逐渐达到稳定运移状态,气、液相饱和度渐趋稳定;受气相溶解的影响,气相饱和度发展滞后于液相饱和度;高孔隙压力下孔隙水压缩性对远端孔压与骨架变形影响显著。 展开更多
关键词 水合物沉积物 降压法 分析模型 热水力耦合 opengeosys
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陕北地区中深层同轴地埋管取热性能影响因素分析及优化 被引量:3
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作者 邹海江 李永鹏 +4 位作者 张林 惠鹏 刘厚宁 申芳 王沣浩 《煤田地质与勘探》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期152-158,共7页
中深层同轴地埋管地热供热技术在我国北方城镇供热领域兴起并广泛应用。陕北地区地热资源丰富,但地温梯度略低且岩土热物性参数特性不同,地质参数影响中深层同轴地埋管的取热性能。采用OpenGeoSys开源数值模拟平台建立三维中深层同轴地... 中深层同轴地埋管地热供热技术在我国北方城镇供热领域兴起并广泛应用。陕北地区地热资源丰富,但地温梯度略低且岩土热物性参数特性不同,地质参数影响中深层同轴地埋管的取热性能。采用OpenGeoSys开源数值模拟平台建立三维中深层同轴地埋管耦合地层传热计算模型,并基于陕北地区典型地质参数,研究不同设计参数对中深层同轴地埋管取热性能的影响及全生命周期技术经济性,优选出地热工程最佳工艺参数。结果表明,中深层同轴地埋管的外管径与埋深增大均能提升取热能力。相较于外管径,埋深对取热能力的提升效果更为显著,埋深从2 500 m增加到3 500 m,取热量增加了77.3%。依据工程实践,当外管外径×厚度大于177.80 mm×9.19 mm时所对应的平均能源成本因其钻井成本陡增而增大。在给定工况参数下,推荐中深层同轴地埋管的最佳外管外径×厚度为177.80 mm×9.19 mm,埋深为3 200 m,此时平均能源成本为0.524元/(kW·h),经济效益最优。 展开更多
关键词 中深层 同轴地埋管 取热性能 数值模拟 经济性 埋深 管径 opengeosys
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Modelling of the elastoplastic behaviour of the bio-cemented soils using an extended Modified Cam Clay model 被引量:1
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作者 Xuerui Wang Christian B.Silbermann +1 位作者 Thomas Nagel Udo Nackenhorst 《Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering》 SCIE CSCD 2024年第6期2184-2197,共14页
An elastoplastic constitutive model based on the Modified Cam Clay(MCC)model is developed to describe the mechanical behaviour of soils cemented via microbially induced calcite precipitation(MICP).It considers the inc... An elastoplastic constitutive model based on the Modified Cam Clay(MCC)model is developed to describe the mechanical behaviour of soils cemented via microbially induced calcite precipitation(MICP).It considers the increase of the elastic stiffness,the change of the yield surface due to MICP cementation and the degradation of calcium carbonate bonds during shearing.Specifically,to capture the typical contraction-dilation transition in MICP soils,the original volumetric hardening rule in the MCC model is modified to a combined deviatoric and volumetric hardening rule.The model could reproduce a series of drained triaxial tests on MICP-treated soils with different calcium carbonate contents.Further,we carry out a parametric study and observe numerical instability in some cases.In combination with an analytical analysis,our numerical modelling has identified the benefits and limitations of using MCCbased models in the simulation of MICP-cemented soils,leading to suggestions for further model development. 展开更多
关键词 Microbially induced calcite precipitation(MICP) Elastoplasticity Modified cam clay(MCC) opengeosys MFront Contraction-dilation transition
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Coupled multiphysical model for investigation of influence factors in the application of microbially induced calcite precipitation 被引量:1
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作者 Xuerui Wang Pavan Kumar Bhukya +1 位作者 Dali Naidu Arnepalli Shuang Chen 《Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering》 SCIE CSCD 2024年第6期2232-2249,共18页
The study presents a comprehensive coupled thermo-bio-chemo-hydraulic(T-BCH)modeling framework for stabilizing soils using microbially induced calcite precipitation(MICP).The numerical model considers relevant multiph... The study presents a comprehensive coupled thermo-bio-chemo-hydraulic(T-BCH)modeling framework for stabilizing soils using microbially induced calcite precipitation(MICP).The numerical model considers relevant multiphysics involved in MICP,such as bacterial ureolytic activities,biochemical reactions,multiphase and multicomponent transport,and alteration of the porosity and permeability.The model incorporates multiphysical coupling effects through well-established constitutive relations that connect parameters and variables from different physical fields.It was implemented in the open-source finite element code OpenGeoSys(OGS),and a semi-staggered solution strategy was designed to solve the couplings,allowing for flexible model settings.Therefore,the developed model can be easily adapted to simulate MICP applications in different scenarios.The numerical model was employed to analyze the effect of various factors,including temperature,injection strategies,and application scales.Besides,a TBCH modeling study was conducted on the laboratory-scale domain to analyze the effects of temperature on urease activity and precipitated calcium carbonate.To understand the scale dependency of MICP treatment,a large-scale heterogeneous domain was subjected to variable biochemical injection strategies.The simulations conducted at the field-scale guided the selection of an injection strategy to achieve the desired type and amount of precipitation.Additionally,the study emphasized the potential of numerical models as reliable tools for optimizing future developments in field-scale MICP treatment.The present study demonstrates the potential of this numerical framework for designing and optimizing the MICP applications in laboratory-,prototype-,and field-scale scenarios. 展开更多
关键词 MULTIPHYSICS Microbially induced calcite precipitation(MICP) Coupled thermo-bio-chemo-hydraulic(TBCH) model opengeosys(OGS) Influence factors
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地下截渗墙影响下的咸水入侵规律研究 被引量:7
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作者 武雅洁 冯峰 雷鑫 《中国海洋大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2018年第8期131-138,共8页
修建地下截渗墙是防治海水入侵的有效方法之一。本文利用OpenGeoSys软件建立二维饱和多孔介质变密度地下水流的溶质运移模型,对地下截渗墙影响下的咸水入侵问题进行了数值模拟。数值模拟结果和实验室物理模型实验的结果吻合较好,表明所... 修建地下截渗墙是防治海水入侵的有效方法之一。本文利用OpenGeoSys软件建立二维饱和多孔介质变密度地下水流的溶质运移模型,对地下截渗墙影响下的咸水入侵问题进行了数值模拟。数值模拟结果和实验室物理模型实验的结果吻合较好,表明所建数值模型能够准确地描述自然条件下和有截渗墙存在情况下的浓度场,并跟踪咸淡水分界面随着时间的运移情况。接着,利用验证后的数值模型,分析了咸、淡水侧水位差、截渗墙高度及截渗墙位置对咸水入侵规律的影响,得出结论:(1)淡水侧水位越小,咸水楔向前入侵的距离越大,导致横向距离同一位置咸水楔越厚,上覆淡水层越薄;安装截渗墙后,淡水侧水位越小,截渗墙右侧残留咸水体完全消散所用的时间越长。这表明要从根本上解决咸水入侵问题,必须提高滨海地区向陆一侧的地下淡水水位。(2)对于不同的截渗墙高度,残留咸水的消散特性也不同。要排净残留咸水,截渗墙有最小高度要求,且相对较低的截渗墙更有利于残留咸水被冲散。(3)在截渗墙高度大于最小高度要求的情况下,截渗墙离咸水侧距离越远,残留咸水排净所需的时间越少。本文的研究不仅揭示了地下截渗墙影响下的咸水入侵规律,而且对地下截渗墙的结构设计和规划布置、以及有效防治咸水入侵提供了理论依据。 展开更多
关键词 咸水入侵 地下截渗墙 opengeosys 数值模拟
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面向成本的中深层地热储群井采灌优化布局研究 被引量:9
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作者 孔彦龙 庞忠和 +6 位作者 邵亥冰 潘晟 孙彩霞 郭世炎 刘世良 Olaf Kolditz 汪集暘 《科技促进发展》 CSCD 2020年第3期316-322,共7页
回灌是水热型地热资源开发的必由之路。但是,回灌冷水可能会引起热突破,致使开采井水温降低,热田寿命缩短。为此,需要对热田区开采井与回灌井进行合理布局,以实现地热资源可持续开发利用。本文基于地热系统数值模拟平台(OpenGeoSys),采... 回灌是水热型地热资源开发的必由之路。但是,回灌冷水可能会引起热突破,致使开采井水温降低,热田寿命缩短。为此,需要对热田区开采井与回灌井进行合理布局,以实现地热资源可持续开发利用。本文基于地热系统数值模拟平台(OpenGeoSys),采用面向成本的地热田采灌井布局优化方法,充分考虑热田地热地质特征、水文地质特征以及生产的实际需求,输出给定采灌情景下的热储温度与压力的变化,并利用成本核算模型,综合考虑热储压力和温度变化所产生的附加成本,以成本最低为优化目标,给出最优采灌模式。本文以牛驼镇地热田为例,对比了雄县地区群井开采背景下,对井采灌与集中采灌的经济成本。结果表明,对井采灌模式下,热田中心热储压力下降较小,但温度下降较大;集中采灌模式下,热田中心热储压力下降相对较大,而温度下降相对较小。对其进行成本核算表明,在50年的开发寿命以内,采用对井采灌模式产生的成本为1.4×10~8元,采用集中采灌模式则为6×10~7元,优于对井采灌模式。本文所采用的优化算法,适用性广,有助于地热田的可持续开发利用。 展开更多
关键词 地热能 回灌 优化 opengeosys 雄县
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考虑热渗效应的高温管道-饱和地基相互作用研究 被引量:6
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作者 叶智刚 王路君 +3 位作者 朱斌 黄家晟 徐文杰 陈云敏 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第3期691-699,766,共10页
高温管道运输是海洋油气输送最常采用的方式之一,其中高温管道-地基相互作用机制是热屈曲可控设计的关键。管道温度变化不仅引起周围海床地基强烈的热水力耦合作用,还诱发孔隙水在温度梯度下发生迁移,表现出显著的热渗效应。基于OpenGeo... 高温管道运输是海洋油气输送最常采用的方式之一,其中高温管道-地基相互作用机制是热屈曲可控设计的关键。管道温度变化不仅引起周围海床地基强烈的热水力耦合作用,还诱发孔隙水在温度梯度下发生迁移,表现出显著的热渗效应。基于OpenGeoSys有限元分析平台对高温管道与考虑热渗效应的饱和地基相互作用问题进行研究。基于质量方程和能量方程,推导了热渗效应影响因子理论表达式并提出了临界影响因子,界定了常见土-水参数下热渗系数临界值;通过OpenGeoSys分析平台二次开发嵌入热渗效应,建立了高温管道-饱和土相互作用模型,能够考虑管-土间的水热耦合作用和土体的热渗效应。通过与解析理论对比验证了所建模型的有效性,随后基于热渗影响因子和数值分析,探讨了热渗效应对管-土相互作用的影响程度,并详细分析了不同输油温度、不同初始埋深管道在运行期管周海床孔压和竖向位移的发展。结果表明:土体临界热渗系数为4.3×10^(-12)m^(2)/(s·K),为实际工程中是否考虑热渗效应提供了评估依据;热渗效应对土体孔压峰值影响甚微但会引起显著的稳态负孔压,提出的热渗效应影响因子确定了该负孔压幅值与峰值的比例关系;管道运行中温度往往诱发土体弱化和负孔压对管道稳定产生不利影响,并随输油温度、3 D埋深内的增加而加强(D为管道直径),3 D以上埋深热渗效应的影响差异不显著。 展开更多
关键词 高温管道 饱和土 热渗效应 管-土相互作用 opengeosys
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深部含水层储热系统的数值模拟研究 被引量:9
9
作者 黄永辉 杨俊生 +1 位作者 朱传庆 孔彦龙 《地球学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第1期239-247,共9页
深部含水层储热系统,是一种以深部含水层介质为载体的“地热+”多能互补储/供能系统。该系统可将各种形式的能量储存于地下并按需求取出加以利用,能够弥补能源供需的时空分布的不平衡,是综合利用多种可再生能源,实现节能减排的有效途径... 深部含水层储热系统,是一种以深部含水层介质为载体的“地热+”多能互补储/供能系统。该系统可将各种形式的能量储存于地下并按需求取出加以利用,能够弥补能源供需的时空分布的不平衡,是综合利用多种可再生能源,实现节能减排的有效途径。深部含水层储热是一种水热型地热资源开发利用的新方式。传统的水热型地热资源开采,受限于地热尾水回灌导致的热突破,热田寿命有限。而利用深部含水层储能,不但可以增强热储能力,而且能够延长热田寿命。本研究通过数值模拟研究表明,与传统的水热型地热系统相比,通过采取深部含水层储热技术,在相同开采流量下,可以提升单井供热能力20%。其储热效率可以达到60%~90%,能够保证更高的地热能提取率;同时,与传统水热型地热井寿命受限于热突破时间的情况不同,深部含水层储热系统可以延长地热井寿命,实现可持续开采。通过参数敏感性分析的方法进一步评估了不同参数对深部含水层储热性能的影响。通过参数研究发现,储层渗透率和储热温度等是影响储热能力和效率的关键参数。本研究为后续开展深部含水层储热系统工程的设计与优化提供科学参考。 展开更多
关键词 深部含水层储热 地热资源 数值模拟 储热效率 opengeosys
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地下水渗流对中深层套管式地埋管换热器取热性能影响分析 被引量:3
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作者 姜静华 王沣浩 +4 位作者 蔡皖龙 王睿峰 刘俊 张育平 王志华 《暖通空调》 2022年第S01期8-13,共6页
基于OpenGeoSys软件建立了考虑地下水渗流的中深层套管式地埋管换热器三维传热模型,探究了渗流速度、渗流层位置及多渗流层对换热器长期运行出口水温及岩土温度场的影响。结果表明:地下水渗流有利于增强换热器的取热性能,同时加速岩土... 基于OpenGeoSys软件建立了考虑地下水渗流的中深层套管式地埋管换热器三维传热模型,探究了渗流速度、渗流层位置及多渗流层对换热器长期运行出口水温及岩土温度场的影响。结果表明:地下水渗流有利于增强换热器的取热性能,同时加速岩土温度恢复;但常规地下水渗流速度范围内取热性能提升效果不明显;渗流层位置位于换热器底部时,取热性能增强效益明显好于渗流层处于换热器顶部的情况;且渗流层分布情况对换热器取热性能提升效果有限。 展开更多
关键词 中深层套管式地埋管换热器 地下水渗流 opengeosys 取热性能 岩土温度场
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察尔汗盐湖西北部典型采区地下卤水赋存状态的地面核磁探测与数值模拟研究 被引量:1
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作者 张光武 易磊 +8 位作者 高泽永 韩凤清 陈富洪 马喆 卢晓航 刘小宝 韩光 袁文虎 刘溪溪 《盐湖研究》 CAS CSCD 2021年第1期56-68,共13页
察尔汗盐湖地下晶间卤水蕴藏了宝贵的盐湖矿产资源,如何确定地下卤水的赋存规律以制定科学合理的卤水开采和补给方案,正成为盐湖资源大规模可持续利用亟需解决的重要问题。以察尔汗盐湖西北部的典型采卤区作为研究区域,1)利用新型的地... 察尔汗盐湖地下晶间卤水蕴藏了宝贵的盐湖矿产资源,如何确定地下卤水的赋存规律以制定科学合理的卤水开采和补给方案,正成为盐湖资源大规模可持续利用亟需解决的重要问题。以察尔汗盐湖西北部的典型采卤区作为研究区域,1)利用新型的地面核磁共振找水仪,通过在研究区布设两条十字交叉的测线,探测并反演解译测区地下60m深度内的卤水静态赋存形式,2)结合OpenGeoSys(OGS)多物理场耦合地下水数值模拟软件,对测区地下卤水的动态运移形式进行数值模拟计算。地面核磁探测结果表明,研究区含水量整体偏低,最大含水量约0.8%,平均含水量约0.4%。测点结果给出的含水层位分界面与邻近钻孔的地层层位分界面的一致性较高,浅部的层位误差在10%以下,达到了0.5 m的精度。考虑到测区南北两边均有采卤渠正在汲取地下卤水,且在测区中心存在两条废弃的采卤渠,OGS地下水数值模拟结果表明,采卤渠造成测区浅部卤水较大空缺,与研究区浅部含水量总体偏低的探测特征一致。地面核磁共振技术能准确探测卤水当前的赋存状态,地下水运移模拟技术可以深入认识采补活动引起卤水赋存状态的变化规律。探测和模拟结合是确定卤水赋存规律的重要手段,研究成果可为盐湖资源合理开采、高效利用提供基础资料和技术支撑。 展开更多
关键词 察尔汗盐湖 卤水赋存状态 地面核磁共振 opengeosys 数值模拟
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人工沙滩对海水入侵影响评价的数值模拟研究 被引量:1
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作者 赵新锋 叶珊 +2 位作者 刘凯 何志东 俞烜 《环境监测管理与技术》 CSCD 2023年第3期71-75,共5页
以广东省珠海市2018年完工的唐家湾沙滩为研究对象,基于OpenGeoSys程序构建海水入侵数值模型,根据水文地质调查数据,建立沙滩修复前地下水运动的数学模型,利用地下水盐度历史数据进行参数率定与模型验证。在该模型基础上,根据填沙的水... 以广东省珠海市2018年完工的唐家湾沙滩为研究对象,基于OpenGeoSys程序构建海水入侵数值模型,根据水文地质调查数据,建立沙滩修复前地下水运动的数学模型,利用地下水盐度历史数据进行参数率定与模型验证。在该模型基础上,根据填沙的水文地质参数,改变模型相应部分的属性,分析针对不同人工沙滩修复方案情景下的咸淡水界面运移规律。结果表明:人工填沙可加速海水入侵,填沙厚度对海水入侵程度影响较小;增加填沙宽度可以有效缓解海水入侵,当填沙宽度达到50 m时,可驱退咸淡水界面至沙滩修复前的状态。 展开更多
关键词 海水入侵 数值模拟 opengeosys程序 人工沙滩
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Numerical analysis of thermal impact on hydro-mechanical properties of clay 被引量:2
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作者 Xuerui Wang Hua Shao +3 位作者 Jürgen Hesser Chunliang Zhang Wenqing Wang Olaf Kolditz 《Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering》 SCIE CSCD 2014年第5期405-416,共12页
As is known, high-level radioactive waste (HLW) is commonly heat-emitting. Heat output from HLWwilldissipate through the surrounding rocks and induce complex thermo-hydro-mechanical-chemical(THMC) processes. In hi... As is known, high-level radioactive waste (HLW) is commonly heat-emitting. Heat output from HLWwilldissipate through the surrounding rocks and induce complex thermo-hydro-mechanical-chemical(THMC) processes. In highly consolidated clayey rocks, thermal effects are particularly significantbecause of their very low permeability and water-saturated state. Thermal impact on the integrity of thegeological barriers is of most importance with regard to the long-term safety of repositories. This studyfocuses on numerical analysis of thermal effects on hydro-mechanical properties of clayey rock using acoupled thermo-mechanical multiphase flow (TH2M) model which is implemented in the finite elementprogramme OpenGeoSys (OGS). The material properties of the numerical model are characterised by atransversal isotropic elastic model based on Hooke's law, a non-isothermal multiphase flow model basedon van Genuchten function and Darcy's law, and a transversal isotropic heat transport model based onFourier's law. In the numerical approaches, special attention has been paid to the thermal expansion ofthree different phases: gas, fluid and solid, which could induce changes in pore pressure and porosity.Furthermore, the strong swelling and shrinkage behaviours of clayey material are also considered in thepresent model. The model has been applied to simulate a laboratory heating experiment on claystone.The numerical model gives a satisfactory representation of the observed material behaviour in thelaboratory experiment. The comparison of the calculated results with the laboratory findings verifies thatthe simulation with the present numerical model could provide a deeper understanding of the observedeffects. 2014 Institute of Rock and Soil Mechanics, Chinese Academy of Sciences. Production and hosting byElsevier B.V. All rights reserved. 展开更多
关键词 Radioactive waste disposal Clayey rock Heating experiment Numerical modelling opengeosys(OGS) Thermo-hydro-mechanical(THM) coupling Multiphase flow Thermal effect
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Simulation of dilatancy-controlled gas migration processes in saturated bentonite using a coupled multiphase flow and elastoplastic H2 M model
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作者 Eike Radeisen Hua Shao +3 位作者 Jürgen Hesser Olaf Kolditz Wenjie Xu Wenqing Wang 《Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering》 SCIE CSCD 2023年第4期803-813,共11页
Dilatancy-controlled gas flow in preferential pathways plays a key role in the safety analysis of radioactive waste repositories.This is particularly the case for bentonite,an often-preferred barrier material.Gas flow... Dilatancy-controlled gas flow in preferential pathways plays a key role in the safety analysis of radioactive waste repositories.This is particularly the case for bentonite,an often-preferred barrier material.Gas flow in preferential pathways is characterized by localization and spontaneous behavior,which is challenging to simulate in numerical models due to strong hydro-mechanical coupling.To analyze a laboratory experiment in the framework of the DECOVALEX-2023 project,this study introduced a new approach of combining continuous modelling methods with spatial material properties derived from material heterogeneities and experimental observations.The proposed model utilized hydro-mechanical spatial distributions,namely Young’s modulus and gas entry pressure,and elastoplasticity combined with a linear swelling model.A conceptual strain-dependent permeability approach simulated dilatancycontrolled gas flow based on hydro-mechanical coupling.To test the effectiveness of the presented approach,a gas injection test in a compacted,saturated bentonite sample was simulated using the opensource code OpenGeoSys 5.8 and compared with experimental observations.The presented methodology is capable of simulating localized gas flow in preferential pathways.The spatial distributions of Young’s modulus and gas entry pressure affect the swelling pressure,relative permeability and,in combination with the strain-dependent permeability model,also the intrinsic permeability. 展开更多
关键词 H^(2)M coupling Gas migration Dilatancy-controlled flow Continuous approach Geomaterial heterogeneity opengeosys
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Two-phase flow thermo-hydro-mechanical modeling for a water flooding field case
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作者 Yuhao Liu Fengshou Zhang +3 位作者 Dingwei Weng Hongbo Liang Chunming He Keita Yoshioka 《Rock Mechanics Bulletin》 2024年第3期81-90,共10页
Simulation of subsurface energy system involves multi-physical processes such as thermal,hydraulical,and mechanical(THM)processes,and requires a so-called THM coupled modeling approach.THM coupled modeling is commonly... Simulation of subsurface energy system involves multi-physical processes such as thermal,hydraulical,and mechanical(THM)processes,and requires a so-called THM coupled modeling approach.THM coupled modeling is commonly performed in geothermal energy production.However,for hydrocarbon extraction,we need to consider multiphase flow additionally.In this paper,we describe a three-dimensional numerical model of non-isothermal two-phase flow in the deformable porous medium by integrating governing equations of two-phase mixture in the porous media flow in the reservoir.To account for inter-woven impacts in subsurface condi-tions,we introduced a temperature-dependent fluid viscosity and a fluid density along with a strain-dependent reservoir permeability.Subsequently,we performed numerical experiments of a ten-year water flooding pro-cess employing the open-source parallelized code,OpenGeoSys.We considered different well patterns with colder water injection in realistic scenarios.Our results demonstrate that our model can simulate complex interactions of temperature,pore pressure,subsurface stress and water saturation simultaneously to evaluate the recovery per-formance.High temperature can promote fluid flow while cold water injection under non-isothermal conditions causes the normal stress reduction by significant thermal stress.Under different well patterns the displacement efficiency will be changed by the relative location between injection and production wells.This finding has provided the important reference for fluid flow and induced stress evolution during hydrocarbon exploitation under the environment of large reservoir depth and high temperature. 展开更多
关键词 THM coupling Two phase flow opengeosys Water flooding Field-scale model
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Virtual geographic environments for water pollution control 被引量:1
16
作者 Karsten Rink Cui Chen +5 位作者 Lars Bilke Zhenliang Liao Karsten Rinke Marieke Frassl Tianxiang Yue Olaf Kolditz 《International Journal of Digital Earth》 SCIE EI 2018年第4期397-407,共11页
Due to extensive water pollution in Chinese rivers and lakes,large efforts have to be made to improve the quality of drinking water and manage the sewage water treatment process.We propose a general workflow for integ... Due to extensive water pollution in Chinese rivers and lakes,large efforts have to be made to improve the quality of drinking water and manage the sewage water treatment process.We propose a general workflow for integrating a large number of heterogeneous data sets relating to various hydrological compartments into a Virtual Geographic Environment(VGE).This allows both researchers and stakeholders to easily access complex data collections in a unified context,find interrelations or inconsistencies between data sets and evaluate simulation results with respect to other observations or simulations in the same region.A prototype of such a VGE has been set up for the region around Chao Lake,containing more than 20 spatial data sets and collections as well as first simulation result.The prototype has been successfully presented to researchers and stakeholders from China and Germany. 展开更多
关键词 Scientific visualisation virtual reality hydrological modelling opengeosys data explorer VISLAB
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