[发明专利]一种用于矿井水地质封存的数值模拟方法

权利要求书

1.一种用于矿井水地质封存的数值模拟方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、数据采集：采集多个合适地理区域参数，分析具体参数，选取最适地理区域；

S2、建立模型：根据采集的地理区域参数进行分类，分别建立水文地质概念模型与数学模型；

S3、软件运算：通过数值模拟软件对模型进行运算，采用区域离散化方法进行模拟；

S4、模型求解结果：根据数据进行求解，得出初步模拟结果；

S5、参数变化模拟：对运算参数进行分模块化，通过粘滞性、密度和水文地质参数的改变进行多样化模拟，得出相应变更数据；

S6、得出结论：将初步模拟结果与变更数据结合分析，得出模拟结论。

2.根据权利要求1所述的一种用于矿井水地质封存的数值模拟方法，其特征在于：S2中所述数学模型暂不考虑温度变化与化学反应，所述数学模型包括压力控制方程，所述压力控制方程为：

式中：ρ—液体密度；

u_i—渗流速度(Darcy流速)；

x_i—沿主坐标轴方向的距离；

ρ_s—注入废液密度；

Q—注入废液速率；

t—时间；

Φ—有效孔隙度；

所述压力控制方程相对应的运动方程为：

式中：k_ii—渗透率张量；

μ—粘滞性系数；

p—液体压强；

z—高程；

所述运动方程引用

得到：

式中：ρ₀—参考压强p₀下，浓度为0的液体的密度。

3.根据权利要求1所述的一种用于矿井水地质封存的数值模拟方法，其特征在于：S2中所述数学模型包括溶质运移方程，所述溶质运移方程为：

式中：C—液体浓度；

D_ij—水动力弥散系数张量；

C_I—注入废液的浓度；

所述溶质运移方程连接有相耦合的多个参数表达式，多个所述参数表达式为：

φ＝φ_o[1+C_R(|p-p_o)]、

式中：Φ_o—参考压强下的孔隙度；

C_R—多孔介质的体积压缩系数；

C_w—液体的体积压缩系数；

C_c—密度差率；

C^—液体浓度与注入废液浓度的比值，即相对浓度，

μ_R(C^)—由给定数据资料确定的与浓度相关的经验函数。

4.根据权利要求1所述的一种用于矿井水地质封存的数值模拟方法，其特征在于：S2中所述水文地质概念模型选取范围为20km×15km，所述选取范围位于模拟区域中心处，所述水文地质概念模型包括灌注层和隔水层，所述灌注层概化为均质各向同性含水层，所述含水层中流体运动符合达西定律，所述隔水层包括边缘砂岩和大断层。

5.根据权利要求1所述的一种用于矿井水地质封存的数值模拟方法，其特征在于：S3中所述数值模拟软件为SWIFT数值模拟软件，所述SWIFT数值模拟软件采用块中心有限差分方法进行离散，所述SWIFT数值模拟软件通过中心或向后加权算法对时间和空间域上进行运算。

6.根据权利要求1所述的一种用于矿井水地质封存的数值模拟方法，其特征在于：S5中所述粘滞性参数改变采用时间变化，所述粘滞性参数为不随浓度变化的常数，所述常数为0.00035Pa·s。

7.根据权利要求1所述的一种用于矿井水地质封存的数值模拟方法，其特征在于：S5中所述密度参数变化时忽略粘滞性变化，所述密度参数设定为注入废液与灌注层中流体密度相同，所述密度参数为1010kg/m³。