油頁巖原位開采的工業(yè)發(fā)展前景廣闊,但其對地下水環(huán)境也會產(chǎn)生較大的影響。因此,對ICP原位開采技術(shù)中冷凍墻冷凍過程中地下水溫度場及流場變化進行研究,探討其特征及作用機理,并在此基礎上提出合理可行的冷凍墻設計方案,可為經(jīng)濟有效防治油頁巖原位開采造成地下水環(huán)境的影響提供理論依據(jù)。本論文在查明油頁巖原位開采中冷凍墻技術(shù)的基礎背景,認識油頁巖原位開采技術(shù)的原理的基礎上,建立了冷凍墻制冷系統(tǒng)與水文地質(zhì)綜合模擬實驗平臺,對油頁巖原位開采冷凍墻技術(shù)進行實驗及數(shù)值模擬研究,分析不同影響因素對溫度場及流場的影響規(guī)律及機理,并在此基礎上提出合理可行的冷凍墻設計方案,研究所得結(jié)果如下:（1）通過實驗可知,介質(zhì)為粗砂時形成的凍結(jié)壁最厚,溫度下降最快,其次為中砂,最后為細砂。在相同介質(zhì)條件下水力梯度大的流速快,凍結(jié)壁厚度擴張慢,且凍結(jié)壁薄。不同水力梯度及介質(zhì)條件下形成的流場共同點為冷凍井上游等水位線向冷凍井排列軸線下凹,凍結(jié)壁下游的水位線也凹向冷凍井排列軸線,在不受凍結(jié)壁擾流影響后,水流速度大小均一,方向單一。不同水力梯度下凍結(jié)范圍不同,凍結(jié)壁范圍越大,水流方向改變越大。（2）對實驗模型進行概化,建立油頁巖原位開... 

【文章來源】：吉林大學吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：91 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 選題背景及意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.3 研究內(nèi)容、方法及技術(shù)路線
        1.3.1 研究內(nèi)容
        1.3.2 研究方法及技術(shù)路線
第2章 冷凍墻對地下水溫度場與流場的實驗研究
    2.1 實驗原理
        2.1.1 實驗方法
        2.1.2 實驗介質(zhì)熱物理性質(zhì)
        2.1.3 凍結(jié)過程中溫度場與流場發(fā)展規(guī)律
    2.2 實驗裝置
    2.3 實驗步驟
    2.4 本章小結(jié)
第3章 冷凍墻對地下水溫度場及流場的影響分析
    3.1 地下水溫度場及流場的變化特征
        3.1.1 細砂介質(zhì)
        3.1.2 中砂介質(zhì)
        3.1.3 粗砂介質(zhì)
    3.2 不同介質(zhì)及水力梯度條件對溫度場的影響
        3.2.1 不同水力梯度條件下冷凍墻對溫度場的影響
        3.2.2 不同介質(zhì)條件下冷凍墻對溫度場的影響
    3.3 不同介質(zhì)及水力梯度條件對流場的影響
        3.3.1 不同水力梯度條件下冷凍墻對流場的影響
        3.3.2 不同介質(zhì)條件下冷凍墻對流場的影響
    3.4 本章小結(jié)
第4章 冷凍墻對地下水溫度場及流場的數(shù)值模擬
    4.1 數(shù)值模擬理論基礎
        4.1.1 流體狀態(tài)方程
        4.1.2 物質(zhì)運動基本定律
        4.1.3 有限容積法基本思想
        4.1.4 數(shù)值模擬方法
    4.2 冷凍墻對地下水溫度場及流場的數(shù)值模擬
        4.2.1 設計幾何模型
        4.2.2 邊界條件
        4.2.3 定義參數(shù)
        4.2.4 選擇求解方法
        4.2.5 數(shù)值模擬結(jié)果及分析
        4.2.6 實驗與數(shù)值模擬冷凍墻范圍對比分析
    4.3 冷凍墻影響因素分析
        4.3.1 實驗介質(zhì)對冷凍墻的影響
        4.3.2 土體初始溫度對冷凍墻的影響
        4.3.3 流體流速對冷凍墻的影響
        4.3.4 水的對流換熱系數(shù)對冷凍墻的影響
        4.3.5 冷凍井溫度對冷凍墻的影響
    4.4 冷凍墻優(yōu)化設計方案
        4.4.1 非干擾區(qū)描述
        4.4.2 試驗場地概況
    4.5 非干擾區(qū)面積影響因素
        4.5.1 冷凍井數(shù)量
        4.5.2 冷凍墻形狀
        4.5.3 冷凍井間距
        4.5.4 冷凍井溫度
        4.5.5 地下水流速
        4.5.6 冷凍墻設計方案
    4.6 本章小結(jié)
第5章 結(jié)論與建議
    5.1 結(jié)論
    5.2 建議
參考文獻
指導教師及作者簡介
    1.指導教師
    2.作者簡介
    3.發(fā)表學術(shù)論文
    4.參加科研項目
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]油頁巖原位裂解用注熱管柱數(shù)值傳熱模擬與試驗研究[J]. 白文翔,孫友宏,周科,李強,賈瑞.  探礦工程(巖土鉆掘工程). 2018(04)
[2]油頁巖的開發(fā)與應用現(xiàn)狀[J]. 陳麗,付強,王桂英,謝小銀,孔麗,孫純國.  石化技術(shù). 2018(01)
[3]世界油頁巖研究開發(fā)利用現(xiàn)狀——并記2015年美國油頁巖會議[J]. 馬躍,李術(shù)元,藤錦生,錢家麟.  中外能源. 2016(01)
[4]世界油頁巖資源的開發(fā)利用現(xiàn)狀[J]. 侯吉禮,馬躍,李術(shù)元,藤錦生.  化工進展. 2015(05)
[5]國外油頁巖資源開發(fā)利用進展[J]. 管鑫,李丹東,韓冬云,朱濤,曹傳洋,馮晨辰,張廣仨,曹祖賓.  當代化工. 2015(01)
[6]油頁巖開發(fā)利用技術(shù)進展[J]. 羅萬江,蘭新哲,宋永輝.  化學工業(yè). 2014(09)
[7]油頁巖資源勘探開發(fā)現(xiàn)狀及前景分析[J]. 錢衛(wèi).  煤炭加工與綜合利用. 2014(06)
[8]油頁巖原位加熱井下溫度場及熱應力研究[J]. 高孝巧,楊浩,熊繁升,呂健國.  斷塊油氣田. 2014(03)
[9]油頁巖原位開采地下冷凍墻緩沖距離研究[J]. 李淑敏,趙大軍,劉玉民,隗延龍.  探礦工程(巖土鉆掘工程). 2013(12)
[10]世界油頁巖資源開發(fā)利用現(xiàn)狀與發(fā)展前景[J]. 馬玲,尹秀英,孫昊,付寶山.  世界地質(zhì). 2012(04)

博士論文
[1]油頁巖原位開采對地下水化學特征的影響實驗研究[D]. 邱淑偉.吉林大學 2016
[2]油頁巖原位開采地下冷凍墻溫度場的理論及實驗研究[D]. 劉玉民.吉林大學 2015
[3]油頁巖原位開采對地下水環(huán)境的影響研究[D]. 姜雪.吉林大學 2014
[4]油頁巖原位開采地下冷凍墻聯(lián)合制冷系統(tǒng)的實驗研究[D]. 張金寶.吉林大學 2014

碩士論文
[1]油頁巖資源綜合開發(fā)利用經(jīng)濟評價研究[D]. 邵風雨.中國地質(zhì)大學（北京） 2013
[2]我國油頁巖開發(fā)利用政策研究[D]. 許容.中國地質(zhì)大學（北京） 2013
[3]油頁巖不同開發(fā)方式生態(tài)環(huán)境影響評價研究[D]. 楊萌堯.吉林大學 2012
[4]油頁巖原位開采地下冷凍墻制冷系統(tǒng)的實驗研究[D]. 于磊.吉林大學 2012



本文編號：3173351