油页岩原位开采中冷冻墙对地下水温度场与流场影响的实验研究
发布时间：2021-05-07 11:57
油页岩原位开采的工业发展前景广阔,但其对地下水环境也会产生较大的影响。因此,对ICP原位开采技术中冷冻墙冷冻过程中地下水温度场及流场变化进行研究,探讨其特征及作用机理,并在此基础上提出合理可行的冷冻墙设计方案,可为经济有效防治油页岩原位开采造成地下水环境的影响提供理论依据。本论文在查明油页岩原位开采中冷冻墙技术的基础背景,认识油页岩原位开采技术的原理的基础上,建立了冷冻墙制冷系统与水文地质综合模拟实验平台,对油页岩原位开采冷冻墙技术进行实验及数值模拟研究,分析不同影响因素对温度场及流场的影响规律及机理,并在此基础上提出合理可行的冷冻墙设计方案,研究所得结果如下:（1）通过实验可知,介质为粗砂时形成的冻结壁最厚,温度下降最快,其次为中砂,最后为细砂。在相同介质条件下水力梯度大的流速快,冻结壁厚度扩张慢,且冻结壁薄。不同水力梯度及介质条件下形成的流场共同点为冷冻井上游等水位线向冷冻井排列轴线下凹,冻结壁下游的水位线也凹向冷冻井排列轴线,在不受冻结壁扰流影响后,水流速度大小均一,方向单一。不同水力梯度下冻结范围不同,冻结壁范围越大,水流方向改变越大。（2）对实验模型进行概化,建立油页岩原位开...
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 选题背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.3 研究内容、方法及技术路线
1.3.1 研究内容
1.3.2 研究方法及技术路线
第2章 冷冻墙对地下水温度场与流场的实验研究
2.1 实验原理
2.1.1 实验方法
2.1.2 实验介质热物理性质
2.1.3 冻结过程中温度场与流场发展规律
2.2 实验装置
2.3 实验步骤
2.4 本章小结
第3章 冷冻墙对地下水温度场及流场的影响分析
3.1 地下水温度场及流场的变化特征
3.1.1 细砂介质
3.1.2 中砂介质
3.1.3 粗砂介质
3.2 不同介质及水力梯度条件对温度场的影响
3.2.1 不同水力梯度条件下冷冻墙对温度场的影响
3.2.2 不同介质条件下冷冻墙对温度场的影响
3.3 不同介质及水力梯度条件对流场的影响
3.3.1 不同水力梯度条件下冷冻墙对流场的影响
3.3.2 不同介质条件下冷冻墙对流场的影响
3.4 本章小结
第4章 冷冻墙对地下水温度场及流场的数值模拟
4.1 数值模拟理论基础
4.1.1 流体状态方程
4.1.2 物质运动基本定律
4.1.3 有限容积法基本思想
4.1.4 数值模拟方法
4.2 冷冻墙对地下水温度场及流场的数值模拟
4.2.1 设计几何模型
4.2.2 边界条件
4.2.3 定义参数
4.2.4 选择求解方法
4.2.5 数值模拟结果及分析
4.2.6 实验与数值模拟冷冻墙范围对比分析
4.3 冷冻墙影响因素分析
4.3.1 实验介质对冷冻墙的影响
4.3.2 土体初始温度对冷冻墙的影响
4.3.3 流体流速对冷冻墙的影响
4.3.4 水的对流换热系数对冷冻墙的影响
4.3.5 冷冻井温度对冷冻墙的影响
4.4 冷冻墙优化设计方案
4.4.1 非干扰区描述
4.4.2 试验场地概况
4.5 非干扰区面积影响因素
4.5.1 冷冻井数量
4.5.2 冷冻墙形状
4.5.3 冷冻井间距
4.5.4 冷冻井温度
4.5.5 地下水流速
4.5.6 冷冻墙设计方案
4.6 本章小结
第5章 结论与建议
5.1 结论
5.2 建议
参考文献
指导教师及作者简介
1.指导教师
2.作者简介
3.发表学术论文
4.参加科研项目
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]油页岩原位裂解用注热管柱数值传热模拟与试验研究[J]. 白文翔,孙友宏,周科,李强,贾瑞. 探矿工程(岩土钻掘工程). 2018(04)
[2]油页岩的开发与应用现状[J]. 陈丽,付强,王桂英,谢小银,孔丽,孙纯国. 石化技术. 2018(01)
[3]世界油页岩研究开发利用现状——并记2015年美国油页岩会议[J]. 马跃,李术元,藤锦生,钱家麟. 中外能源. 2016(01)
[4]世界油页岩资源的开发利用现状[J]. 侯吉礼,马跃,李术元,藤锦生. 化工进展. 2015(05)
[5]国外油页岩资源开发利用进展[J]. 管鑫,李丹东,韩冬云,朱涛,曹传洋,冯晨辰,张广仨,曹祖宾. 当代化工. 2015(01)
[6]油页岩开发利用技术进展[J]. 罗万江,兰新哲,宋永辉. 化学工业. 2014(09)
[7]油页岩资源勘探开发现状及前景分析[J]. 钱卫. 煤炭加工与综合利用. 2014(06)
[8]油页岩原位加热井下温度场及热应力研究[J]. 高孝巧,杨浩,熊繁升,吕健国. 断块油气田. 2014(03)
[9]油页岩原位开采地下冷冻墙缓冲距离研究[J]. 李淑敏,赵大军,刘玉民,隗延龙. 探矿工程(岩土钻掘工程). 2013(12)
[10]世界油页岩资源开发利用现状与发展前景[J]. 马玲,尹秀英,孙昊,付宝山. 世界地质. 2012(04)
博士论文
[1]油页岩原位开采对地下水化学特征的影响实验研究[D]. 邱淑伟.吉林大学 2016
[2]油页岩原位开采地下冷冻墙温度场的理论及实验研究[D]. 刘玉民.吉林大学 2015
[3]油页岩原位开采对地下水环境的影响研究[D]. 姜雪.吉林大学 2014
[4]油页岩原位开采地下冷冻墙联合制冷系统的实验研究[D]. 张金宝.吉林大学 2014
硕士论文
[1]油页岩资源综合开发利用经济评价研究[D]. 邵风雨.中国地质大学（北京） 2013
[2]我国油页岩开发利用政策研究[D]. 许容.中国地质大学（北京） 2013
[3]油页岩不同开发方式生态环境影响评价研究[D]. 杨萌尧.吉林大学 2012
[4]油页岩原位开采地下冷冻墙制冷系统的实验研究[D]. 于磊.吉林大学 2012
本文编号：3173351
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 选题背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.3 研究内容、方法及技术路线
1.3.1 研究内容
1.3.2 研究方法及技术路线
第2章 冷冻墙对地下水温度场与流场的实验研究
2.1 实验原理
2.1.1 实验方法
2.1.2 实验介质热物理性质
2.1.3 冻结过程中温度场与流场发展规律
2.2 实验装置
2.3 实验步骤
2.4 本章小结
第3章 冷冻墙对地下水温度场及流场的影响分析
3.1 地下水温度场及流场的变化特征
3.1.1 细砂介质
3.1.2 中砂介质
3.1.3 粗砂介质
3.2 不同介质及水力梯度条件对温度场的影响
3.2.1 不同水力梯度条件下冷冻墙对温度场的影响
3.2.2 不同介质条件下冷冻墙对温度场的影响
3.3 不同介质及水力梯度条件对流场的影响
3.3.1 不同水力梯度条件下冷冻墙对流场的影响
3.3.2 不同介质条件下冷冻墙对流场的影响
3.4 本章小结
第4章 冷冻墙对地下水温度场及流场的数值模拟
4.1 数值模拟理论基础
4.1.1 流体状态方程
4.1.2 物质运动基本定律
4.1.3 有限容积法基本思想
4.1.4 数值模拟方法
4.2 冷冻墙对地下水温度场及流场的数值模拟
4.2.1 设计几何模型
4.2.2 边界条件
4.2.3 定义参数
4.2.4 选择求解方法
4.2.5 数值模拟结果及分析
4.2.6 实验与数值模拟冷冻墙范围对比分析
4.3 冷冻墙影响因素分析
4.3.1 实验介质对冷冻墙的影响
4.3.2 土体初始温度对冷冻墙的影响
4.3.3 流体流速对冷冻墙的影响
4.3.4 水的对流换热系数对冷冻墙的影响
4.3.5 冷冻井温度对冷冻墙的影响
4.4 冷冻墙优化设计方案
4.4.1 非干扰区描述
4.4.2 试验场地概况
4.5 非干扰区面积影响因素
4.5.1 冷冻井数量
4.5.2 冷冻墙形状
4.5.3 冷冻井间距
4.5.4 冷冻井温度
4.5.5 地下水流速
4.5.6 冷冻墙设计方案
4.6 本章小结
第5章 结论与建议
5.1 结论
5.2 建议
参考文献
指导教师及作者简介
1.指导教师
2.作者简介
3.发表学术论文
4.参加科研项目
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]油页岩原位裂解用注热管柱数值传热模拟与试验研究[J]. 白文翔,孙友宏,周科,李强,贾瑞. 探矿工程(岩土钻掘工程). 2018(04)
[2]油页岩的开发与应用现状[J]. 陈丽,付强,王桂英,谢小银,孔丽,孙纯国. 石化技术. 2018(01)
[3]世界油页岩研究开发利用现状——并记2015年美国油页岩会议[J]. 马跃,李术元,藤锦生,钱家麟. 中外能源. 2016(01)
[4]世界油页岩资源的开发利用现状[J]. 侯吉礼,马跃,李术元,藤锦生. 化工进展. 2015(05)
[5]国外油页岩资源开发利用进展[J]. 管鑫,李丹东,韩冬云,朱涛,曹传洋,冯晨辰,张广仨,曹祖宾. 当代化工. 2015(01)
[6]油页岩开发利用技术进展[J]. 罗万江,兰新哲,宋永辉. 化学工业. 2014(09)
[7]油页岩资源勘探开发现状及前景分析[J]. 钱卫. 煤炭加工与综合利用. 2014(06)
[8]油页岩原位加热井下温度场及热应力研究[J]. 高孝巧,杨浩,熊繁升,吕健国. 断块油气田. 2014(03)
[9]油页岩原位开采地下冷冻墙缓冲距离研究[J]. 李淑敏,赵大军,刘玉民,隗延龙. 探矿工程(岩土钻掘工程). 2013(12)
[10]世界油页岩资源开发利用现状与发展前景[J]. 马玲,尹秀英,孙昊,付宝山. 世界地质. 2012(04)
博士论文
[1]油页岩原位开采对地下水化学特征的影响实验研究[D]. 邱淑伟.吉林大学 2016
[2]油页岩原位开采地下冷冻墙温度场的理论及实验研究[D]. 刘玉民.吉林大学 2015
[3]油页岩原位开采对地下水环境的影响研究[D]. 姜雪.吉林大学 2014
[4]油页岩原位开采地下冷冻墙联合制冷系统的实验研究[D]. 张金宝.吉林大学 2014
硕士论文
[1]油页岩资源综合开发利用经济评价研究[D]. 邵风雨.中国地质大学（北京） 2013
[2]我国油页岩开发利用政策研究[D]. 许容.中国地质大学（北京） 2013
[3]油页岩不同开发方式生态环境影响评价研究[D]. 杨萌尧.吉林大学 2012
[4]油页岩原位开采地下冷冻墙制冷系统的实验研究[D]. 于磊.吉林大学 2012
本文编号：3173351
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/shiyounenyuanlunwen/3173351.html
