Механика геологических и геотехнологических процессов.НИР

Mechanics of geological and geotechnological processes

Источник финансирования НИР

госбюджет, раздел 0110 (для тем по госзаданию)

Этапы НИР

# Сроки Название
1 1 января 2016 г.-31 декабря 2016 г. Механика геологических и геотехнологических процессов.
Результаты этапа: Построена модель и разработана программа расчета роста кристалла оливина из многокомпонентного магматического расплава с учетом кинетики кристаллизации и межкомпонентной диффузии. Исследовано обогощение оливина фосфором в процессе роста. Показано, что при постоянном коэффициенте распределения, при экспериментально-определяемых скоростях роста оливина обогощение фосфором меньше, наблюдаемого в эксперименте. Учет зависимости коэффициента распределения от состава расплава позволил объяснить данные эксперимента. Решена двухмерная задача о нагнетании сверхкритического углекислого газа в водонасыщенный геологический пласт. В приближении изотермической несмешивающейся фильтрации воды и углекислого газа исследована гидродинамическая устойчивость переднего фронта вытеснения при различных пластовых давлениях и температурах. Ограниченны области параметров, соответствующих неустойчивому фронту.
2 1 января 2017 г.-31 декабря 2017 г. Механика геологических и геотехнологических процессов.
Результаты этапа: 1. Построена модель и реализована программа для моделирования распространения лавовых потоков методом динамики сглаженных частиц с учетом нелинейной реологии лавы. Программа протестирована на известных аналитических решениях. Решена задача о растекании лавы с учетом теплообмена с атмосферой. 2. Построена модель отбора нагретого металлогенного раствора соли из линзы, образующейся при дегазации магматического очага. Определены условия, при которых возможен отбор раствора через скважину. Оценено влияния выпадения осадка в виде твердой фазы соли на отбор раствора через скважину. 3.Разработана и введена в симулятор MUFITS модель двойной пористости для описания фильтрационных течений в трещиноватых коллекторах. 4. Разработана модель течения неньютоновской жидкости вдоль склона с учетом захвата донного материала.
3 1 января 2018 г.-31 декабря 2018 г. Механика геологических и геотехнологических процессов.
Результаты этапа: Проведен дисперсионный анализ уравнений двухфазной изотермической фильтрации в трещиновато-пористых средах. Показано, что в средах, описывающихся моделями двойной пористости и двойной проницаемости распространяется два малых возмущений параболического типа и два малых возмущения гиперболического типа. Не существует параметров течения, при которых нарушается диссипативность моделей, т.е. при любых параметрах характеристические скорость есть действительные числа. Проведены предварительные работы об исследовании двухслойной конвекции в пористой среде. Показано, что устойчивость двухслойного положения жидкостей в пористой среде определяется тремя параметрами подобия: числом Рэлея, относительной толщиной одного из слоев и гравитационным числом. Проведены расчёты нелинейной стадии развития двухслойной конфекции. Построена квазидвумерная модель течения магмы в канале вулкана с учетом зависимости вязкости от скорости сдвига. Показано, что профиль скорости существенно отличается от параболического, принимаемого в одномерных моделях, внутри канала образуются зоны больших градиентов скорости. Построена модель и проведены расчеты накопления заряда в вулканических газо-пепловых струях. Оценены параметры, при которых достигается критическая напряженность электрического поля, соответствующая пробою струи молнией. Исследовано влияние предела текучести материала на скорость склонового потока и скорость захвата донного материала. Показано, что для ламинарных потоков увеличение предела текучести приводит к уменьшению скорости и к увеличению скорости захвата. В турбулентных потоках при малых величинах предела текучести его увеличение вызывает противоположный эффект.
4 1 января 2019 г.-31 декабря 2019 г. Механика геологических и геотехнологических процессов.
Результаты этапа: Проведено исследование двухслойной термоконцентрационной конвекции в пористой среде. В предположении, что граница между слоями является сильным разрывом, получено дисперсионное уравнение. Обнаружены колебательные режимы потери устойчивости и в пространстве безразмерных параметров ограничены соответствующие им области. Традиционно течение магмы в канале вулкана описывается в рамках одномерных или квазиодномерных моделей с учетом зависимости вязкости от концентрации кристаллов, профиль скорости считается параболическим и производится осреднение параметров поперек канала. В статье результаты расчетов по квазидвумерной модели сравниваются с одномерными. Показано существенное отличие профиля скорости от параболического, и зависимости расхода магмы от давления в очаге. Решена задача о растекании лавы как неньютоновской жидкости по горизонтальной поверхности. На подстилающей поверхности вместо условия прилипания ставится условие частичного проскальзывания. Лава моделируется степенной жидкостью. В приближении тонкого слоя задача сводится к решению одного нелинейного уравнения в частых производных второго порядка с интегральным условием. Для степенной зависимости расхода лавы от времени получено автомодельное решение, которое, однако, существует только при ограничении на параметры задачи. Также рассматривается неавтомодельное решение. Показано, что при учете проскальзывания, скорость распространения лавы может быть существенно выше. Проведено численное исследование влияния предела текучести на динамику склоновых потоков, а также на скорость захвата ими донного материала. Показано, что наличие предела текучести в ламинарных потоках приводит к уменьшению скорости и увеличению скорости захвата; в турбулентных потоках может наблюдаться обратный эффект. Построена модель течения смеси газ – заряженные частицы. Для моделирования движения заряженных частиц используется подход Лагранжа. На частицы действуют гидродинамические силы, электростатические силы и сила тяжести. В результате столкновений скорости и заряды частиц меняются. Величина передаваемого заряда зависит от упругих и электрических свойств материала частиц, их масс и скоростей при ударе. Исследовано влияние количества частиц, их концентрации и доли крупных частиц на течение смеси. Получено, что максимальная напряжённость электрического поля и максимальный заряд растут с увеличением числа частиц по степенному закону.
5 1 января 2020 г.-31 декабря 2020 г. Механика геологических и геотехнологических процессов.
Результаты этапа: 1. Выявлен механизм глубинных длиннопериодных землетрясений на активных вулканах, связанный с нуклеацией и ростом пузырьков в пересыщенной магме. Оценено состояние магматического расплава под вулканом Ключевская сопка на глубинах порядка 30 км. 2. Показана возможность образования последовательности из двух фронтов вытеснения при нагнетании воды в трещиновато-пористую среду, насыщенную нефтью. 3. Получена одинаковая для различных течений смеси газ-частицы степенная зависимость максимальной напряженности поля, создаваемого электризующимися частицами, от количества частиц. 4. Показано, что для характерных для течений лавы значений параметров при учёте проскальзывания скорость распространения лавовых потоков может быть в полтора раза больше, чем при условии прилипания на подстилающей поверхности. 5. Проведены расчеты истечения остывающей лавы из плоской щели с учетом нелинейной зависимости вязкости от температуры методом гидродинамики сглаженных частиц. Изучена скорость распространения фронта потока в зависимости от угла наклона поверхности и расхода магмы.
6 1 января 2021 г.-31 декабря 2021 г. Механика геологических и геотехнологических процессов.
Результаты этапа: В результаты проведенных НИР создана математическая модель закачки смесей газов в водонасыщенные горные породы, в том числе в ПХГ. Показано, что: • при фиксированном объемном расходе, газ распространяется по пласту гораздо быстрее в случае закачки дымового газа, чем в случае закачки чистого CO2. • сезонные изменения направления течения и механическая дисперсия приводят к тому, что CO2 быстро распространяется к скважинам, использующимися для закачки\отбора природного газа. • области оптимальных стратегий закачки углекислого газа в нефтяные пласты качественно совпадают в 1-D и 2-D постановках задачи. Это означает, что 1-D моделирование эффективно для определения оптимальных стратегий площадной закачки воды и газа. • значения чистой приведенной стоимости (NPV), соответствующие 2-D случаю, всегда ниже значений 1-D. Это происходит из-за уменьшения объема породы, охваченной вытеснением. • существуют области оптимальных стратегий закачки, совпадающие при различных критериях оптимизации. Создана модель роста популяции кристаллов и рассчитано распределение кристаллов циркона по размерам в остывающем магматическом очаге. Показано, что оно чувствительно к скорости остывания очага. Построена модель электризации облака частиц вулканического пепла. Оценены параметры струи, при которых возможно образование молний. Разработаны программы расчета роста вулканически куполов методами гидродинамики сглаженных частиц. Результаты расчетов, полученных SPH методом с высоким разрешением, сравнивались с опубликованными ранее результатами расчетов, полученных с помощью сеточных методов в пакете Ansys Fluent. Получено хорошее соответствие результатов, а именно морфологии лавового купола для разных расходов втекающей лавы.
7 1 января 2022 г.-31 декабря 2022 г. Механика геологических и геотехнологических процессов.
Результаты этапа:
8 1 января 2023 г.-31 декабря 2023 г. Механика геологических и геотехнологических процессов.
Результаты этапа:
9 1 января 2024 г.-31 декабря 2024 г. Механика геологических и геотехнологических процессов.
Результаты этапа:
10 1 января 2025 г.-31 декабря 2025 г. Механика геологических и геотехнологических процессов.
Результаты этапа:

Прикрепленные к НИР результаты

Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".