本文關鍵詞：基于系統(tǒng)動力學的區(qū)域頁巖氣開發(fā)水資源承載力研究　出處：《中國地質(zhì)大學(北京)》2016年博士論文　論文類型：學位論文

  更多相關文章： 頁巖氣 水資源承載力 系統(tǒng)動力學

【摘要】：隨著全球能源供需矛盾加劇以及國家能源話語權的博弈,頁巖氣的勘探開發(fā)開始廣受世界矚目。美國作為目前世界上第一個也是唯一實現(xiàn)頁巖氣大規(guī)模商業(yè)性開采的國家,世界各國在進行前期評價和勘探開發(fā)先導試驗過程中也主要學習和總結美國的相關技術和經(jīng)驗。目前,頁巖氣開采主要使用水力壓裂法,即將大量水、化學物質(zhì)以及泥沙的混合物采用高壓的方式注入地下井,壓裂頁巖氣區(qū)帶附近的巖石構造,從而使頁巖氣釋放到井口之中,從而實現(xiàn)頁巖氣開采的效率性和經(jīng)濟性。此外,大量的水資源還被用于清洗冷卻鉆頭等頁巖氣開發(fā)相關過程當中。由于淡水資源的稀缺性以及生活用水、工業(yè)用水、農(nóng)業(yè)用水等的用水需求不斷提高,頁巖氣開發(fā)的水資源使用、處理和保護等問題越來越受到廣泛關注。如何通過科學的模型和實證的數(shù)據(jù)分析水資源區(qū)域頁巖氣開發(fā)可承載的能力成為重要的研究課題。本論文從整體的角度分析頁巖氣開發(fā)水資源動力學系統(tǒng),研究影響頁巖氣水資源需求量和淡水資源使用量的主要因素及其非線性關系,從而構建了集“水資源子系統(tǒng)”、“人口發(fā)展子系統(tǒng)”、“產(chǎn)業(yè)發(fā)展子系統(tǒng)”、“頁巖氣發(fā)展子系統(tǒng)”于一體的“區(qū)域頁巖氣開發(fā)水資源承載力系統(tǒng)動力學模型”。構建了復雜網(wǎng)絡模型,從整體的視角分析各要素在模型中的角色、要素之間的關系以及網(wǎng)絡整體結構特征。結合美國Marcellus頁巖氣地Bradford郡實證數(shù)據(jù)進行模型的檢驗、修正和不同情景下的仿真模擬,在此基礎上總結和歸納了對中國頁巖氣開發(fā)及相關政策制定的借鑒和啟示。通過本文的分析對中國頁巖氣開發(fā)具有以下啟示:(1)頁巖氣開采過程中需要消耗大量的水資源,對于水資源缺乏的中國來說,將會對人口和產(chǎn)業(yè)發(fā)展用水形成一定的威脅,因此在開發(fā)前需要系統(tǒng)分析區(qū)域人口和產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況以及頁巖氣單井開采水資源需求量,從而合理的安排頁巖氣開發(fā)計劃。(2)通過情景模擬分析可以發(fā)現(xiàn),頁巖氣的回流率、重新利用率和處理后污水的再利用對于頁巖氣開發(fā)的水資源承載能力具有明顯的影響。因此對于中國來說,在開發(fā)過程中,要逐步提高頁巖氣水資源的回收技術,通過制定法律法規(guī)以及相關補貼政策,提高頁巖氣的回流率和重新利用率,鼓勵采用區(qū)域處理后的污水進行頁巖氣開發(fā),從而提高區(qū)域水資源對于頁巖氣開發(fā)的承載能力。
[Abstract]:With the global energy supply and demand contradiction and national energy right game, shale gas exploration and development to the attention of the world. The United States is currently the world's first and only to achieve large-scale commercial exploitation of shale gas in the country, all over the world in the early evaluation and exploration and development of the pilot test process is mainly studying and summing up the related U.S. technology and experience. At present, the exploitation of shale gas is mainly used in hydraulic fracturing, is a lot of water, chemicals and sediment mixtures by high-pressure way underground injection wells, rock tectonic zone near the fracturing of shale gas, so that the shale gas release to the wellhead, so as to realize the efficiency and economy of shale gas exploitation. In addition, a large amount of water is also used for cleaning cooling and other bits of shale gas development process. Due to the scarcity of fresh water resources and health Domestic water, industrial water, agricultural water, water demand increases, the development of shale gas and water resources use, treatment and protection issues more and more attention. How to through capacity model and empirical scientific data analysis of shale gas exploration and development of regional water resources bearing has become an important research topic. This thesis analyzes the shale gas dynamics system of water resources development from the perspective of the whole, and the nonlinear relationship study main factors affecting water resources demand for shale gas and water resource usage, so as to build a set of "water resources subsystem", "population development system", "system" development industry, "shale gas development subsystem" one of the regional water resources carrying capacity of shale gas development system dynamics model was established. The complex network model, analysis the elements of color angle in the model from the overall perspective, factors The relationship between the network and the whole structure. Combined with the test model of Marcellus shale gas to Bradford, the empirical data, simulation and correction under different scenarios, on the basis of summing up the reference and Enlightenment to develop Chinese shale gas development and related policy. Through the analysis of this paper has the following enlightenment to China shale gas development: (1) need to consume a large amount of water resources in shale gas mining process, for lack of water resources Chinese, will form a threat to the population and industry development of water, so in the development of the former system needs analysis of population and industry development as well as shale gas well exploitation of water resources demand, arrangement of shale gas development plan reasonably. (2) through scenario analysis can be found, the rate of return of shale gas, re utilization and wastewater for reuse Has obvious influence bearing capacity of shale gas development in water resources. So for China, in the process of development, gradually increase the recycling technology of water resources of shale gas, through the formulation of relevant laws and regulations and subsidies, improve the shale gas reflux rate and re utilization, encourage the use of regional sewage after treatment of shale gas in order to improve the development of regional water resources carrying capacity for shale gas development.

【學位授予單位】：中國地質(zhì)大學(北京)
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TV213.4;N941.3;TE37

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本文編號：1404124