油页岩大规模原位开采中渗流地层冷冻墙形状优化研究

来源：计算力学学报杂志2026年第1期北京时间：

作者：李利萍,赵亚茹,余泓浩,张枭

单位：辽宁工程技术大学 力学与工程学院, 阜新 123000,辽宁工程技术大学 力学与工程学院, 阜新 123000,辽宁工程技术大学 力学与工程学院, 阜新 123000,辽宁工程技术大学 力学与工程学院, 阜新 123000

摘要：渗流地层冷冻墙形状优化是油页岩大规模原位开采中阻隔地下水侵入、保障热解效果的关键,基于农安油页岩地层水文地质条件,利用COMSOL Multiphysics有限元软件,构建三个大规模油页岩开采模型,对三种冷冻墙形状下冻结壁发展规律与油页岩热解效果进行量化分析。结果表明,(1)正六边形与圆形较正方形交圈时间缩短42%、14%,与上游边界距离越小的界点交圈时间越长,且棱角结构易引发局部渗流速度增大,延长交圈时间。冷冻墙采用正六边形或圆形可以加快施工时冻结壁的冻结速度;(2)与正方形相比,正六边形和圆形冷冻墙围成油页岩区域达到完全热解的时间分别缩短了48.3%和34.74%,按正六边形或圆形布置时热解效率高,可有效提高油页岩层利用率;(3)不同形状冷冻墙效率系数比(圆形:正六边形:正方形)为1:0.93:0.88,圆形具有最大能源利用率,其单井产生的冻结壁平均厚度最大,可实现更高冻结速率。综合冻结壁发展规律与热解效果分析,施工时应优先考虑圆形冷冻墙设计。研究结果可为渗流地层冷冻墙设计提供理论参考。

关键词：油页岩原位开采,冷冻墙技术,地下水渗流,数值模拟,冻结壁,

基金资助：国家自然科学基金(51974148);辽宁省"兴辽英才计划"(XLYC1807130)资助项目.