I. Εισαγωγή Η ζήτηση ενέργειας έχει αυξηθεί σημαντικά και οι μη συμβατικοί πόροι πετρελαίου και φυσικού αερίου, όπως το πετρέλαιο σχιστόλιθου και το αέριο σχιστόλιθου έχουν γίνει σημαντικές εναλλακτικές λύσεις. Οι πολύπλοκες γεωλογικές συνθήκες και τα περιβάλλοντα στρες των ασυνήθιστων δεξαμενών επηρεάζουν βαθιά τη συμπεριφορά και τα χαρακτηριστικά του σχιστόλιθου. Το Deviatoric Stress είναι η κύρια αιτία της παραμόρφωσης και της βλάβης του βράχου, αλλά η επιρροή του στα χαρακτηριστικά της διαρροής του σχιστόλιθου δεν έχει μελετηθεί πλήρως. Το COMSOL, ως ένα ισχυρό λογισμικό προσομοίωσης φυσικής, παρέχει ένα ισχυρό εργαλείο για τη μελέτη των μικρο -ζημιών σχιστόλιθου και της διαρροής. Ο συνδυασμός της επεξεργασίας εικόνας CT και των τριών - τεχνικών ψηφιακής ανακατασκευής διαστάσεων μπορεί να προσομοιώσει με ακρίβεια τη μικροδομή σχιστόλιθου και τη διανομή των πόρων και στη συνέχεια να μελετήσει την εξέλιξη των ζημιών και τη συμπεριφορά ροής υγρού κάτω από το deviatoric στρες.
Ii. Μέθοδοι έρευνας CT Επεξεργασία εικόνας και τριών διαστάσεων ψηφιακή ανακατασκευή Η προηγμένη τεχνολογία σάρωσης CT χρησιμοποιείται για την απεικόνιση σχιστόλιθου δεξαμενής για να αποκτηθεί υψηλής περιεκτικότητας σε ακρίβεια εικόνες και στη συνέχεια μετατρέπονται σε τρία μοντέλα ψηφιακού πυρήνα μέσω συγκεκριμένων αλγορίθμων επεξεργασίας εικόνων. Κατά την ανασυγκρότηση, η δομή των κλινοστρωμνών και τα χαρακτηριστικά διανομής πόρων του σχιστόλιθου θεωρούνται πλήρως ότι εξασφαλίζουν την ακρίβεια του μοντέλου. Νερό - Δύναμη - Εξίσωση ελέγχου ζημιάς Η εξίσωση ελέγχου ζημιών Η εξίσωση ελέγχου ζημιάς - ζημιά κατασκευάζεται για τον ψηφιακό πυρήνα που αποτελείται από πόρους και μήτρα. Αυτή η εξίσωση συνδυάζει τη ροή υγρών, τη μηχανική βράχου και τις διεργασίες εξέλιξης των ζημιών και μπορεί να περιγράψει με ακρίβεια τα χαρακτηριστικά βλάβης και διαρροής σχιστόλιθου κάτω από το αποκλινικό στρες. Οι ρυθμίσεις προσομοίωσης COMSOL στο λογισμικό COMSOL, τα φυσικά πεδία όπως το στρες και οι υγρές - ροές και οριακές συνθήκες καθορίζονται και η εξίσωση ελέγχου ζημιών - ζημιές επιλύεται με αριθμητική προσομοίωση για να ληφθεί η κατανομή του στρες, η κατανομή ζημιών, η κατανομή της ταχύτητας υγρού και η διαπερατότητα των ψηφιακών πυρήνων κάτω από διαφορετικές πιέσεις.
Iii. Αποτελέσματα και ανάλυση μικρο -ζημιών εξέλιξη, τα αποτελέσματα προσομοίωσης δείχνουν ότι όταν το αποτρεπτικό στρες αυξάνεται από 0 έως 50 MPa, τους βαθμούς παραμόρφωσης και βλάβης της αύξησης του ψηφιακού πυρήνα. Η ζημιά και η παραμόρφωση στην περιοχή των πόρων είναι πολύ μεγαλύτερες από αυτές της περιοχής της μήτρας, η οποία ευθυγραμμίζεται με τα χαρακτηριστικά της μικροδομής σχιστόλιθου. Το deviatoric στρες προκαλεί την επέκταση των εσωτερικών ρωγμών στο βράχο και την αύξηση της συνδεσιμότητας των πόρων, εντείνοντας την εξέλιξη των μικρο -ζημιών. Κατανομή ταχύτητας υγρού Οι διαφορές κατανομής ταχύτητας υγρού μεταξύ της περιοχής μήτρας και της περιοχής πόρων είναι σημαντικές. Στον ψηφιακό πυρήνα D1, η ταχύτητα ρευστού στην περιοχή των πόρων είναι 10 - 13 φορές που στην περιοχή της μήτρας. Στον ψηφιακό πυρήνα D2, η ταχύτητα ρευστού στην περιοχή των πόρων είναι 100 - 250 φορές που στην περιοχή της μήτρας. Φύλλο - Όπως οι συνδεδεμένες ρωγμές εκτρέφουν σημαντικά τις γραμμές ροής του υγρού, προάγουν τη ροή υγρού στην περιοχή των πόρων και οδηγούν στην κατανομή της ταχύτητας μη ομοιόμορφης ταχύτητας. Κατανομή πίεσης Η κατανομή εσωτερικής πίεσης του ψηφιακού πυρήνα αλλάζει κάτω από τη δράση του απομονωτικού στρες. Η κλίση πίεσης στην περιοχή των πόρων είναι μεγάλη και το υγρό είναι πιο πιθανό να ρέει. Η κλίση πίεσης στην περιοχή της μήτρας είναι μικρή και η ροή του υγρού είναι σχετικά δύσκολη. Αυτή η μη ομοιόμορφη κατανομή πίεσης επηρεάζει περαιτέρω τη συμπεριφορά υγρού διαρροής. Εξέλιξη της διαπερατότητας Οι διαπερατότητες των ψηφιακών πυρήνων D1 και D2 μειώνονται πρώτα λόγω της παραμόρφωσης του βράχου και στη συνέχεια αυξάνονται λόγω της αύξησης της βλάβης καθώς αυξάνεται το αποτρεπτικό στρες. Δείχνει ότι η επιρροή του αποτρεπτικού στρες στη διαπερατότητα σχιστόλιθου είναι πολύπλοκη και σχετίζεται στενά με την παραμόρφωση του βράχου και την εξέλιξη των ζημιών.
Iv. Τα συμπεράσματα μέσω της έρευνας μοντέλου ζημιών COMSOL, τα μικρο -ζημιές και τα χαρακτηριστικά διαρροής του σχιστόλιθου δεξαμενής κάτω από το deviatoric στρες είναι βαθιά κατανοητά. Η επεξεργασία εικόνας CT και οι τρεις τεχνικές ψηφιακής ανακατασκευής διαστάσεων θέτουν τα θεμέλια για την ακριβή προσομοίωση της μικροδομής σχιστόλιθου. Η εξίσωση ελέγχου ζημιών -ζημιάς μπορεί να εξετάσει συνολικά τις αλληλεπιδράσεις πολλαπλών φυσικών πεδίων. Η έρευνα δείχνει ότι το αποτρεπτικό άγχος έχει μεγάλη επιρροή στη συμπεριφορά των μικρο -ζημιών και της διαρροής σχιστόλιθου. Η ζημιά και η παραμόρφωση στην περιοχή των πόρων είναι πιο σοβαρές, η ταχύτητα του υγρού στην περιοχή των πόρων είναι σημαντικά υψηλότερη από εκείνη στην περιοχή της μήτρας, η προαγωγή των φύλλων - όπως οι συνδεδεμένες ρωγμές στη ροή του υγρού - δεν μπορεί να αγνοηθεί και η εξέλιξη της διαπερατότητας μειώνεται πρώτα και στη συνέχεια αυξάνεται, παρέχοντας μια σημαντική βάση αναφοράς για την ανάπτυξη των πόρων του σχιστόλιθου και του φυσικού αερίου. Η μελλοντική έρευνα μπορεί να επεκτείνει το πεδίο εφαρμογής του μοντέλου COMSOL, να εξετάσει την επίδραση περισσότερων παραγόντων όπως η θερμοκρασία και οι χημικές ουσίες σε μικρο -ζημιές και διαρροή σχιστόλιθου και να συνδυάσουν την πειραματική έρευνα για να επαληθεύσουν και να βελτιώσουν τα αποτελέσματα προσομοίωσης, έτσι ώστε να παρέχουν ισχυρότερη υποστήριξη για την αποτελεσματική ανάπτυξη των πόρων πετρελαίου σχιστόλιθου και φυσικού αερίου.