全流程TOUGH系列软件实践技术应用

admin2024-05-15  1

TOUGH系列软件是由美国劳伦斯伯克利实验室开发的,旨在解决非饱和带中地下水、热运移的通用模拟软件。和传统地下水模拟软件Feflow和Modflow不同,TOUGH系列软件采用模块化设计和有限积分差网格剖分方法,通过配合不同状态方程(EOS模块),软件可以处理各种复杂地质条件下,诸如地热能开发,非饱和带水气运移、油气运移,深部碳存储,天然气水合物开发以及多种环境修复等问题。

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一、入门篇(基础理论篇-形成软件初步认识)

第一部分、多相流流体基本特征及TOUGH系列软件讲解

首先,通过系统介绍多相流流体特征,将学员从从传统包气带或饱水带-这两种“非黑即白”的水文地质划分中解放出来,理解TOUGH所面向的更加复杂且真实的地下流体空间与相关问题。之后,就TOUGH软件开发背景、设计思路与数值模型、发展历史和各模块功能进行详细讲解,使学员对该系列软件形成初步认识,能够按需、准确选择对应模块开展后续模拟。

1.1多相流流体基本特征与解决思路

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1.2 TOUGH2系列软件简介

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1.3 TOUGH2软件功能模块介绍

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1.4 TOUGH2软件设计思路

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1.5 TOUGH2软件数学模型与数值方法

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二、基础篇(初级实操篇-熟悉建模过程及文本输入输出)

第二部分、TOUGH系列软件建模步骤、文本输入输出与可视化练习

文本输入输出是TOUGH系列软件一大特点,给用户调用软件提供了很大的自由度;同时也导致原版TOUGH软件的学习比较抽象困难。通过本节内容的学习与练习,学员将进一步加深对TOUGH软件的理解,了解建模前资料准备和一般建模过程,重点掌握TOUGH2规则网格剖分,文本输入输出和结果可视化等操作。

2.1建模一般流程

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2.2 建模前的资料准备

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2.3 TOUGH2简单网格剖分

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2.4 TOUGH2文本输入输出练习

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2.5 TOUGH2结果可视化 -借助Tecplot绘图

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三、进阶篇(高级实操篇-第三方软件使用与建模技巧)

第三部分、TOUGH2第三方软件讲解与练习、功能拓展与高阶应用

如今,市面上存在诸多面向TOUGH开发的、且具有用户界面第三方软件。这些软件的出现为更复杂的TOUGH建模提供了可能与便利。本部分内容选取Petrasim(商业软件)和TOUGHIO(开源软件)两款软件,结合实际案例,就TOUGH建模的第三方软件操作进行详细讲解,为学员们复杂建模的诉求指明了方向。此外,结合笔者多年使用经验,就TOUGH软件的建模技巧进行讨论,方便学员们解决诸如:复杂模型边界条件和初始化问题,复杂随机场的构建问题,复杂网格的可视化问题,多场耦合等问题。通过该部分学习,学员基本可以自行处理部分复杂模型的搭建与求解问题。

3.1 常见TOUGH第三方软件讲解

参考:https://tough.lbl.gov/pre-and-post-processors/ 

3.2 Petrasim软件 

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3.3 Petrasim复杂三维网格剖分(考虑断层发育)

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3.4 Petrasim案例实操 

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3.5 TOUGHIO软件

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3.6 TOUGHIO案例实操

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3.7 TOUGH建模技巧 

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四、专题篇(应用实操篇-常见模块使用与练习)

第四部分、TOUGH2常用模块讲解与实例应用练习与分析

4.1 介绍地热能开发背景和我国地热能开发现状,以及地热能开发对数值模拟工作的要求;通过实例练习(EOS1模块),使学员掌握TOUGH2在地热模拟中的主要流程、研究重点和基本操作。

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系统介绍面向裂隙介质的多重作用介质模型-MINC方法,对比考虑不同裂隙发育条件下对地热开采过程的影响。

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4.2 EOS3模块讲解及圆柱体热管模型练习

水气两相流动,考虑温度影响,区分液相水与水蒸气,并追加空气流动,非常适合处理非饱和带各类水文地质问题。

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4.3 EOS9模块讲解及离散裂隙模型练习

使用Richard方程,适用于传统土壤水动力学规律研究。

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4.4 CO2地质封存(CCS)背景介绍及ECO2N模块说明。

通过挪威Sleipner场地模型,掌握ECO2N模块基本操作过程和模拟结果三维可视化。在原Sleipner水动力模型基础上,添加水文地球化学模块TOUGHREACT,研究CO2注入条件下储、盖层中水岩相互作用及物性参数变化特征;通过和运移模型对比,揭示水化学反应对流体迁移规律的影响。

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4.5 TMVOC模块介绍与多尺度模拟练习

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4.6水合物开采及Hydrate模块介绍与练习

介绍水合物的基本物理过程与开采逻辑,介绍TOUGH+处理水合物的方法,文本输入关键字介绍,以及如何借助PetraSim实现模型的前处理。

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4.7 流固耦合模型及TOUGH-CSM、EGS模块介绍与练习

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五、课程总结篇

第五部分五、建模经验分享与学习交流针对初学者,梳理

TOUGH系列软件常见错误及避免方法,交流建模技巧,并结合六天的学习内容进行互动与答疑。

全流程TOUGH系列软件实践技术应用 (qq.com)全流程TOUGH系列软件实践技术应用,icon-default.png?t=N7T8,第27张https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=Mzg2NDYxNjMyNA==&mid=2247563948&idx=3&sn=9c0101ed97b422f9a4dc9c9f960d62aa&chksm=ce651047f91299511576750d200e36007f40c1897eab78c96c1b3e7506dcbc328d2225833798&token=1297163809&lang=zh_CN#rd 

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