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盐岩储气库建腔期流场实验研究及数值模拟

作　者: 霍琰
导　师: 姜德义
学　校: 重庆大学
专　业: 安全技术及工程
关键词: 盐岩储气库流场相似模型 PIV 数值模拟
分类号: P618.13
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 77次
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内容摘要

为解决日益严重的能源危机,建立能源战略储备势在必行,而建造地下储备库是能源战略储备工作中最重要的一环。盐岩地下储库建造过程中,最重要的一步就是腔体形状的控制,在当前的造腔工艺下,主要是通过改变注入淡水或淡卤水的流动状态来控制腔体形状。同时,由于我国地下盐岩夹层含量较多,夹层的存在势必会影响流场的分布规律,因此,对盐穴建腔期腔内卤水流场规律及夹层与流场的相互影响关系进行研究对能源地下储库群建造工程顺利竣工具有重要意义。本文以盐穴建腔期腔内卤水流场规律及夹层与流场的相互影响关系为研究对象,主要进行了以下几个方面的工作:①对盐岩腔体溶蚀机理及溶腔控制的研究现状进行了分析和总结,结合国家973计划“能源储备地下库群灾变机理与防护理论研究”的第六个课题,即“油气储库群建腔期灾变诱发机理”,给出了本文的主要研究内容和技术路线。②依据“选定物理法则”相似理论建立了建腔期腔内流场相似模型实验平台,结合染色法,进行注水速度、套管间距、夹层赋存状态和造腔阶段对流场影响的相似模型实验,从而得出不同造腔条件下腔内流场运移规律。③简要介绍了PIV测量技术的特点及系统组成,利用PIV技术对含夹层腔体模型进行流场实验,从而得出建腔期腔内局部区域卤水移动特征。④利用FLUENT软件,引入RNG k-ε湍流模型及物质传输理论对建腔期泥岩夹层与卤水运移相互作用机理展开研究,分析夹层的受力情况及夹层与流场的相互作用关系。⑤将3个观测区域数值计算矢量图与相应区域PIV实验结果进行对比分析,得出盐穴建腔期腔内流场FLUENT数值模拟能较好的反映真实的造腔期腔内流场情况。

全文目录

中文摘要  3-4
英文摘要  4-8
1 绪论  8-13
  1.1 问题的提出  8
  1.2 研究的目的及意义  8-9
  1.3 国内外研究现状  9-11
    1.3.1 盐穴建造期流场理论及溶腔控制方面的研究  9-10
    1.3.2 盐岩水溶造腔流场数值模拟方面的研究  10-11
  1.4 主要研究内容和技术路线  11-13
    1.4.1 主要研究内容  11-12
    1.4.2 技术路线  12-13
2 盐岩储气库建腔期流场相似模型实验  13-26
  2.1 流场相似理论分析  13-14
  2.2 流场相似模型实验平台搭建  14-15
  2.3 流场相似模型实验  15-23
    2.3.1 盐岩取样和加工  16
    2.3.2 注水速度对流场的影响实验  16-19
    2.3.3 套管间距对流场的影响实验  19-20
    2.3.4 夹层赋存状态对流场的影响实验  20-22
    2.3.5 不同造腔阶段对流场分布的影响实验  22-23
  2.4 实验结果分析  23-25
    2.4.1 注水速度对流场的影响  24
    2.4.2 套管空间位置对流场的影响  24
    2.4.3 夹层对流场的影响  24-25
    2.4.4 不同造腔阶段流场运移规律  25
  2.5 本章小结  25-26
3 盐岩储气库建腔期流场 PIV 实验  26-38
  3.1 PIV 基本原理  26-27
  3.2 PIV 测量系统组成  27-33
    3.2.1 成像系统  28-31
    3.2.2 分析显示系统  31-32
    3.2.3 同步控制系统  32
    3.2.4 INSIGHT3G 软件分析包  32-33
    3.2.5 示踪粒子  33
  3.3 模型实验装置设计  33-34
  3.4 实验过程及结果分析  34-37
    3.4.1 实验过程  34-35
    3.4.2 实验结果分析  35-37
  3.5 本章小结  37-38
4 盐岩储气库建腔期流场数值模拟  38-55
  4.1 FLUENT 软件  38-40
    4.1.1 FLUENT 特点  38-39
    4.1.2 FLUENT 应用范围  39-40
  4.2 储气库建腔期流场理论  40-42
    4.2.1 流体流动模型  40-41
    4.2.2 物质运动方程  41
    4.2.3 边界受力理论  41-42
  4.3 储气库建腔期流场数值模拟  42-50
    4.3.1 数值计算模型  42-46
    4.3.2 数值模拟计算结果及分析  46-50
  4.4 数值模拟结果与PIV 实验结果的对比  50-53
  4.5 本章小结  53-55
5 结论与展望  55-57
  5.1 结论  55-56
  5.2 展望  56-57
致谢  57-58
参考文献  58-63
附录  63
  A 攻读硕士学位期间发表论文情况  63
  B 作者在攻读硕士学位期间的科研情况  63

盐岩储气库建腔期流场实验研究及数值模拟

内容摘要

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