手机知网 App
24小时专家级知识服务
打 开
手机知网|搜索

钙芒硝矿床原位水溶开采的溶解—渗透耦合数学模型及数值模拟

刘中华

   本文通过实验研究和理论分析,揭示了钙芒硝溶解特性和规律,利用岩石流体力学的相关知识建立了钙芒硝原位水溶开采的溶解-渗透耦合数学模型,并对该耦合数学模型进行了数值模拟。 本文主要的研究内容及结果如下: 1.本文通过钙芒硝磨片溶解特性与规律的细观实验研究,得出了钙芒硝的水溶过程既包含晶体的溶解过程也包含晶体的析出过程,且溶解过程和析出过程是同时发生的;溶解首先发生在裂隙附近,然后再向裂隙四周逐渐扩展;溶液在钙芒硝矿石中的流动可以认为是溶液在多孔介质中的渗流;其水溶过程是溶解、渗透相互促进的过程;溶质钙芒硝在溶液中的运输过程可以看成是溶质在溶液中的对流-扩散过程。 2.钙芒硝矿床原位水溶开采的溶解-渗透耦合数学模型。本文通过对钙芒硝溶解机理的仔细分析、研究后发现:钙芒硝水溶过程实质上是一个溶解、渗透相互促进、相互影响、相互抑制的过程。如果钙芒硝矿床是在原位进行水溶,则还要受到其力学特性变化的影响。作者运用岩石力学、渗流力学、物理化学等相关学科的理论建立了钙芒硝矿床原位水溶开采的溶解-渗透数学模型。 3.对所建立的钙芒硝矿床原位水溶开采的溶解-渗透耦合数学模型进行离散,并对其进行了数值模拟。所得数值模拟结果显示:①在注水井与生产井之间,注水井处水压最高,生产井处水压最低;水压随着离注水井距离的增加而减小;当水溶进行到240、288小时的时候,水压降低速度随着离注水井距离的增加而减小,当水溶进行到960、1200小时的时候,水压随着离注水井距离的增加而基本上呈线性递减;水压在垂向方向上变化特别小,基本为一个定值。②在注水井与生产井之间,注水井处渗流速度最高,生产井处渗流速度最低;渗流速度随着离注水井距离的增加而减小;当水溶进行到240、288小时的时候,渗流速度的降低速度随着离注水井距离的增加而减小,当水溶进行到960、1200小时的时候,渗流速度变化的幅度很小;渗流速度在垂向方向上变化特别小,基本为一个定值。③在注水井与生产井之间,注水井处的浓度最低,溶液浓度随着离注水井距离的增加而增大,在生产井附近达到峰值;溶液浓度浓度在垂向方向上随着离裂缝距离的增加而增加。④在注水井与生产井之间,注水井处的上溶高度最大,生产井附近的上溶高度最小,且注水井处的上溶高度远远大于其它地方的上溶高度;其上溶高度随着离注水井距离的增大而减小,但生产井附近的上溶高度略微有所增加。⑤在水溶开采的区域附近对岩体变形产生的影响较大,在远离的地方产生的影响较小。……   
[关键词]:钙芒硝矿床;原位水溶开采;细观实验;溶解-渗透;耦合数学模型;数值模拟
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:太原理工大学2007年