基于COMSOL的海底沉積物熱流數(shù)值模擬及試驗(yàn)研究

周忠會 周建玲 高 峰 方玉平 戴文迪

（浙江大學(xué)海洋學(xué)院，浙江 舟山 316021）

0 引言

海底熱流數(shù)據(jù)是開展海洋油氣資源綜合評價(jià)的一個重要參數(shù)。利用測量出的海底熱流數(shù)據(jù)，結(jié)合盆地演化認(rèn)識和數(shù)值手段可以獲得各烴源層所經(jīng)歷的溫度史，借助有機(jī)質(zhì)成熟模型，有望揭示有機(jī)質(zhì)的成熟歷史，從而為油氣的勘探開發(fā)提供指導(dǎo)[1]。海底地?zé)嵫芯堪ê５诇囟取⒊练e物熱導(dǎo)率以及地溫梯度等多項(xiàng)地?zé)釁?shù)的測量和計(jì)算。而海洋領(lǐng)域大多開展原位測試或取樣后就近進(jìn)行測量，對巖石在顆粒狀或飽水狀態(tài)下進(jìn)行熱導(dǎo)率測量的需求日益迫切。目前，海底沉積物熱導(dǎo)率測量的工作效率低下，在一定程度上影響了海洋油氣地質(zhì)研究工作的進(jìn)度。海洋油氣資源調(diào)查迫切需要解決相關(guān)的技術(shù)問題，提高工作效率，自行研發(fā)高精度、高效率的相關(guān)技術(shù)己經(jīng)迫在眉睫[2]。該文基于深海鉆抓一體平臺采集海底沉積物樣品，所取樣品的海水深度為2 077.30 m，通過單熱線管加熱的方式獲取特定區(qū)域的海洋沉積物的熱流數(shù)值，通過試驗(yàn)得到的熱流數(shù)值和仿真數(shù)據(jù)模型進(jìn)行驗(yàn)證，進(jìn)一步驗(yàn)證特定區(qū)域海底沉積物熱流數(shù)值模型構(gòu)建的正確性。

1 沉積物原位傳熱分析

通常認(rèn)為傳熱分為“熱傳導(dǎo)”“熱對流”和“熱輻射”3種基本方式。熱傳導(dǎo)是指不同溫度的物質(zhì)僅通過直接接觸的方式傳遞熱量，沒有相對宏觀的運(yùn)動導(dǎo)致的能量傳遞。熱對流是指流體中由溫度不同部分混合而導(dǎo)致的宏觀對流運(yùn)動引起的熱量傳遞。……