低渗透介质热示踪传热过程的ERT动态监测方法研究

摘要

热示踪技术作为获取多孔介质渗透特性与热力学参数的重要手段，在水文地质领域应用十分广泛。然而，传统热示踪方法严重依赖监测井内的点尺度温度探头数据，难以重构多孔介质传热过程的空间结构。针对传统热示踪试验点尺度温度探头数据在传热过程刻画时的空间分辨率不足问题，本文在低渗透介质热示踪试验中引入高密度电阻率法(electrical resistivity tomography, ERT)。通过开展热示踪与高密度电阻率法联合监测，探究ERT在低渗透介质热示踪试验过程中提高传热过程监测空间分辨率方面的效果。此外，本文建立了黏土地层电阻率-温度的定量反演方法。通过数值模拟正演验证了该方法的可靠性，并对影响可靠性的因素进行了分析。研究结果表明：由ERT监测得到的电阻率反演温度数据在以传热过程为主导的区域(监测井位置),与地下水温度变化趋势与幅度具有一致性；在以局部热对流为主导的区域(注水井位置),与地下水温度变化趋势一致，证实了ERT在弱透水层传热过程监测的可靠性。同时，通过ERT成功识别出优势通道或热敏感区，证实其对地下非均质性具有高度敏感性，能够显著提升热示踪试验传热过程的空间分辨率。本文构建的电阻率-温度反演方法为低渗透介质热示踪提供了新方法，证实了ERT技术能够弥补传统热示踪试验传热过程空间分辨率不足的问题。

关键词

高密度电阻率法 / 低渗透介质 / 热示踪试验 / 黏土电阻率-温度关系 / 空间分辨率