数值模拟方法验证光透法监测流体饱和度的有效性以非均质孔隙介质中的水-气两相流为例

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1、2016年9月，第22卷，第3期，572-579页高校地质学报Sep2016，Vol.22，No.3，pp.572-579GeologicalJournalofChinaUniversitiesDOI:10.16108/j.issn1006-7493.2016024数值模拟方法验证光透法监测流体饱和度的有效性:以非均质孔隙介质中的水/气两相流为例莫龙庭，乔文静，章艳红，叶淑君*，吴吉春表生地球化学教育部重点实验室，南京大学地球科学与工程学院，南京210023摘要：光透法作为一种安全经济的非侵入监测方法广泛应用于室内砂箱

2、多相流实验中，但该方法在局部空间点上结果的可靠性尚缺乏验证。鉴于当前难以采用实验手段直接进行局部监测点取样验证光透法结果，本文以非均质孔隙介质中的水/气两相流为例，基于砂箱实验开展了数值模拟研究以进行论证。研究表明：（1）模拟结果中气体在非均质含水层中的迁移规律、展布形态和饱和度分布总体上再现了光透法的测量结果。（2）数值模拟和光透法得到的6个局部点饱和度数据在各时刻均拟合较好。同时选取12个时刻共5316个监测点的饱和度数据进行分析，其决定系数达0.94，这表明模拟结果从统计角度较好地验证了光透法在局部点监测上的有效

3、性，两者间的差异主要由人工填砂导致的介质“不均匀”引起。（3）气体总量方面，实测排水值、模拟结果与光透法计算结果均拟合较好。因此数值模拟结果系统地验证了光透法监测流体饱和度的有效性。关键词：光透法；数值模拟；有效性验证；饱和度；水/气两相流；非均质孔隙介质中图分类号：Q915.819+.1文献标识码：A文章编号：1006-7493（2016）03-0572-08VerificationofEffectivenessofLightTransmissionStudyonFluidPhaseSaturationUsingNu

4、mericalModelingMethod:CasesofWater-gasFlowinHeterogeneousPorousMediaMOLongting,QIAOWenjing,ZHANGYanhong,YEShujun*,WUJichunKeyLaboratoryofSurficialGeochemistry,MinistryofEducation,SchoolofEarthSciencesandEngineering,NanjingUniversity,Nanjing210023,ChinaAbstract:L

5、ightTransmissionMethodhasbeenextensivelyusedinphasesaturationmeasurementsinporousmediaduetoitsnon-destructiveandnon-invasivefeature.Howeverdoubtaboutitseffectivenessstillexistsduetothelackoflocaldatavalidation.Giventhefactthatitisimpossibletoobtainlocaldataexper

6、imentally,numericalsimulationwasthendevelopedtoverifyitseffectiveness,inthecasesofwater-gasflowinheterogeneousporousmedia.Theresultsshowthat(1)simulationresultsagreewiththelighttransmissionresultsintermsofthegasdistributionpatternandgassaturationrangeinthehetero

7、geneousporousmedia;(2)sixlocalsaturationvaluesoflighttransmissionresultsintime-seriesgraphshowgoodconsistencywiththesimulationresultsateachmoments,meanwhiletheanalysisof5316localsaturationdatawithin12minutesshowsthedeterminationcoefficientreaches0.94betweenthesi

8、mulationresultsandthelighttransmissionresults.Theresultsvalidatetheeffectivenessoflighttransmissionmethodatlocalpoints,withthedifferencebeingcausedbythesandboxpacking