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EOS1
    EOS1是最基本的EOS模块,它可以描述纯水在液态、水蒸气及两相态的情况。所有水的性质(密度、比热、黏度、饱和蒸气压)都能够从国际方程委员会所制定的蒸汽表方程中计算出来。

EOS2
    EOS2是一个流体性质模块的更新版本,最早是由O’Sullivan(1985)等引进。用来描述含丰富的天然气热储中的流体,其中可能含有大量的二氧化碳,其含量由百分之几到80%或以上不等,它解释了二氧化碳气体的非正常行为和由于热解的影响二氧化碳在水相中的溶解现象。

EOS3
    EOS3模块是根据TOUGH模拟器的EOS模块所改编的,并且执行了同样的热物理性质模型(Pruess,1987)。所有水的属性都可以通过国际方程委员会(1987)所制定的蒸汽表方程所获得,空气近似看作为理想气体,添加物被假设为空气和气相中的蒸汽分压。

EOS4
    与EOS3相似,但EOS4中的热物理性质的规范不同于EOS3在于供给的基于Kelvin方程的蒸汽压力的影响降低了。新版本的EOS4增加了初始化问题的能力,并且它能够在单组分(只有水,没有空气)模型中有选择地运行。

EOS5
    在一些废物处置工程中,金属腐蚀要布置在地质结构的地下水位线以下,随着氢成为一种主要的成分,它们将演变成一种混合气体。EOS5流体性质模块被开发用来研究地下水系统中正在发生的氢释放行为,它是EOS3的姊妹模块,主要的不同之处在于空气组分由氢代替,热物理性质随之有很大的改变。

EOS7
    EOS7是模拟水和空气混合的EOS3模块的扩展,它把水溶液相看作是纯水和卤水的混合物,这种方法在解决流动问题上是非常有用的,其中的盐度没有达到饱和(Reeves et al.,1986;Herbert et al.,1988)。EOS7展现的相条件能够从单一相液体到两相再到单一相气体,然而,没有将可变盐度的液体描述为水和盐的混合物而是水和卤水的混合物,这种方法存在具体的限制,我们在应用时需要考虑到这一点。

EOS7R
EOS7R是EOS7模块的增强版本,它将两种额外的组分增加了进去。这些组分能经历用户指定的半衰期进行衰变,放射性核素1作为母体,核素2作为子核。放射性核素被认为是溶于水及易挥发的,但是不能形成一种独立的非水相流体,固体颗粒表面的吸附作用也包括在内。稳定的微量成分,例如易挥发及易溶解于水的有机化学品(VOCs),只能通过设定半衰期为非常大的值而被模拟。

EOS7C
    EOS7C是一个多组分气体混合物TOUGH2模块,适用于甲烷—二氧化碳(CH4—CO2)系统或甲烷—氮气(CH4—N2)系统,其中可以包含也可以不包含水或水蒸汽。随着多相达西定律应用到水流模型和气体运移及水合相混合物上,EOS7使用了一个空间状态方程,条件是在宽泛的压力和温度范围内,适当的地下地质碳存储地点和天然气储量。EOS7C模拟超临界二氧化碳和亚临界二氧化碳作为非可压缩性气体,因此它不能模拟过渡到液态或固态二氧化碳的情况。

EOS8
    这个模块提供了一种用于模拟三相流的既基本又简单的能力,包括气体、水和油三相。EOS8描述了在石油工程中经常提到的“黑油”,它是指一种没有挥发性和可溶成分的非水相流体,因此它目前只是非水相的。关于第三相(油)的热物理性质的描述刻意保持很简单,尽管EOS8可以用于与实际有关的一些水流问题,但是它应该被认为是一个可以继续发展的而不是对三相流系统的实际描述。EOS8是EOS3的增强版本,通过增加一种不易挥发且不溶的组分—油,它只能存在于单一的且不混溶相中,从而发展了EOS3模块。

EOS9
    这个模块考虑到了单一水相的变饱和流,它完全由单一的水相所组成。假定是等温条件,气体相在持续的压力下当作是一个旁观者,因此不需要气体的质量守恒方程和热平衡方程,而且仅单一的水量平衡方程可以解决每一个网格块,这在数值上是非常有效的,这使得EOS9选择问题模块可近似适用。EOS9模块能够描述在局部饱和及完全饱和条件下的水流,并且相变可在两者之间。EOS9模块不同于其他的EOS模块在于只有一个主热力学变量,这个热力学变量不需要指定压力。

EOS9NT
    EOS9NT是一个新的TOUGH2模块,用于模拟地下水体流动和运移,其用非挥发性示踪剂(溶质和/或胶体)任意数n来示踪。它首先求解Richards方程,其描述了在饱和或非饱和带地下水流的形成,并且获得了流动机制。n个线性无关的运移方程(对应n个溶质/胶体)依次求解,总共有n-1个放射性衰变的子核能够被追踪。除了常规的时间步长以外,EOS9NT包含了两种类型追踪方程的拉普拉斯变换形式,这种拉普拉斯变换适用于稳定流场,并且实际上可以认为无限的时间步长,而且求解可以更精确。

EWASG
    EWASG(水-盐-气体)流体性质模块,用来模拟含盐液体和非压缩性气体(NCG)的热储问题。与EOS7相对比,EWASG没有把可变盐度的水相液体描述为水和卤水的混合物,而是水和氯化钠的混合物。使得取决于温度的溶解度这一限制因素出现了,并且能够恰当地描述降水和盐的溶解过程。EWASG将水、氯化钠和NCG表示为三相混合物。

ECO2N
ECO2N是TOUGH2(V2.0)模拟器的一个流体性质模块,该模块专门应用于含盐蓄水层中二氧化碳的地质储存问题,它包括了对水-盐-二氧化碳混合物的热力学和热物理性质的全面描述。在温度、压力和有利的盐度条件下,在实验误差范围内能极大程度地重现流体的性质。ECO2N把流体描绘成两相:富水相,这里通常指的是“液体”;二氧化碳富集相指的是“气体”。另外,固态盐也可能出现。ECO2N模块中唯一的化学反应是在液体和气体相中平衡水和二氧化碳的分配,以及降水和固态盐的溶解,在液体和气相之间水和二氧化碳的分离被建模为温度、压力和盐度的函数。

ECO2M
ECO2M是TOUGH2的一个流体性质模块,用于模拟CO2咸水层地质封存。ECO2M内部的流体性质关系与ECO2N相似,并且兼容了ECO2N的输入格式。不同的是,ECO2N只能表示单一CO2富集相,而ECO2M可以描述全部盐水-CO2混合物可能出现的相态,包括超临界和次临界条件,以及液相和气相CO2之间的转变。流体流动过程可在等温或非等温条件下,以及单相、两相或三相非水相流体、液态CO2和气态CO2的条件。可模拟液体相的出现或消失、固体盐的沉淀或溶解过程。

T2VOC
    T2VOC(Falta et al., 1995)和其后续版本TMVOC(Pruess和Battistelli, 2002)是TOUGH2中侧重应用于非水相液体(NAPLs)的环境污染问题的子模块,它适用于水、空气和挥发性有机化合物(VOC)三相流。T2VOC可用来模拟可变饱和介质中危险的非水相液体的迁移过程,例如从非饱和带中强制有机化工气体的真空抽取,非饱和带中化学气体的蒸发和扩散,空气注入到饱和带中用来除去挥发性有机物,直接抽取受污染的水并释放产物,并且注入蒸汽用于除去受污染的土壤和含水层中的非水相液体。

TMVOC
    TMVOC是水、土壤气体和多组分混合挥发性有机化合物在多层面、非均质、多孔介质中的三相非等温流数值模拟器。它是TOUGH2普通用途模拟程序的扩展,在美国劳伦斯伯克利实验室得到发展。TMVOC专门应用于处理饱和及非饱和带碳氢燃料或有机溶剂泄漏等污染问题。它能够模拟在“自然”条件下以及工程系统中污染物的行为,如土壤气体抽提、抽取地下水或蒸汽辅助源整治。TMVOV相对于T2VOC主要增强了以下几方面功能:①可以模拟一种挥发性有机化合物的多组分混合物;②能够处理任何及水-油-气体三相混合物;③可以含有几种不可压缩性气体;④在所有阶段,扩散都完全服从于相分配的方式。

EOSN
EOSN是TOUGH2的一个新的流体性质模块,用于模拟地下惰性气体的运移。目前任意五种不同的稀有气体(氡气除外)和二氧化碳可供选择,每次可选两种。对于两种被选定的气体成分,Crovetto等(1982)模型可以计算Henry定律系数,Reid等(1987)相关性可以计算气体的扩散系数。像大多数其它的姊妹模块一样,EOSN能够模拟在断裂的多孔介质中非等温多相流和完全耦合运移。新模块的潜在应用包括:不同种储藏过程的研究如再装填,沸腾的、冷凝液和断裂基质流体交换;储藏几何特征的描述如裂隙间距;以及对二氧化碳回收的分析。

TMGAS
TMGAS是TOUGH2的一个新的EOS模块,用于地质结构中气体混合物注入条件下的数值模拟。在地质结构中气体混合物的注入呈现出各种不同的用途,包括天然气的储存,二氧化碳涌出以及为了增强石油再生的水和气体轮流注入,还有最近对温室气体的回收和由酸性碳氢化合物汇集处所产生的酸性气体的处置问题。
该模块能够用来模拟在气藏和咸含水层中温室气体混合物的注入问题,它能够解释在注入的二氧化碳中其他种类气体的存在问题,如像硫化氢、二氧化硫及氮气那样的污染物。在酸性气体(AGI)的注入方面,这个代码能够模拟在咸含水层、气藏和高压油藏中酸性气体混合物的注入,这时注入的混合物完全与储集的油相混合。TMGAS也能够在其他领域中得到应用,它是以对真实气体混合物的可靠计算为基本要求的,像增强型地热系统(EGS)所表现出来的模拟(Pruss,2006)。

T2R3D
T2R3D是在TOUGH2的基础上所开发的程序,可用于三维、非等温及多孔/裂隙介质中放射性核素运移的有效模拟,它的开发是为了处理吸附性和非吸附性示踪剂在裂隙介质中的运移问题。T2R3D模块用于模拟水的流动(饱和/非饱和带)和单个放射性示踪溶质的耦合运移,物质在液体中的运移机制包括对流、分子扩散和 水动力弥散,物质与岩石介质的反应考虑物质在岩石基质中的一阶衰减和线性吸附过程。T2R3D能够使用非规则、三维积分差分网格来处理一般污染物质的运移问题。

T2Well-ECO2N
该模拟器应用于二氧化碳地质封存井流模拟,此模拟器耦合了井筒和储层中的多相流体流动过程,采用DFM(Drift-flux Model)模型计算瞬时二相非等温CO2—水混合流动过程。多孔介质中的流动问题可以用传统达西定律求解,井中的流动则需要找到合适的描述方程,如DFM模型。DFM的基本思想是将气液两相看做由气液性质差异导致相滑移的一个有效流体相,用混合速度代替相态的速度。Drift-flux模型考虑了流体相间的滑移,可以模拟流体在不同速度下的流动情况以及瞬时流(Counter-Current flow)问题。考虑到井流中快速流动过程,T2Well用瞬时动量平衡方程代替稳态压力损失方程来求解混合速度问题,提高了模拟结果的精确性。

TOUGH+HYDRATE
TOUGH+HYDRATE v1.0是一种用于模拟天然气水合物地质系统行为的新代码。通过求解质量和热平衡耦合方程,TOUGH+HYDRATE能够模拟非等温气体释放、相行为和流体流动及热量运移,其应用条件是在任意尺度复杂的地质媒介中,典型天然气水合物储存下(例如多年冻土和深海沉积物),因为在该情况下达西定律是有效的。
TOUGH+HYDRATE包含了一个平衡方程和关于水合物形成和分解的动力学模型。这个模型包含热量和四个物质组分,水、甲烷、水合物和水溶性抑制剂如盐和醇,它们被区分为四种可能的相态(气体相,液体相,冰相和水合相)。由于抑制剂的影响,水合物分解或形成阶段的变化和相应的热效应得到了充分的解释。这个模型可以描述一切可能的水合物分解机制,例如减压,热刺激,盐析效应和抑制剂诱导效应。
TOUGH+HYDRATE是TOUGH+的第一个成员,是多组分、多相流和热流TOUGH2家族代码的继任者,它在劳伦斯伯克利国家实验室得到发展。它是用标准FORTRAN95语言编写的,能够在任何计算平台(工作站、PC机、苹果机)上编译和运行。

TOUGH+CO2
新一代的TOUGH+系列代码之一,用于模拟CO2在咸水层的地质封存。它是多组分、多相流体及热流模拟TOUGH2家族代码的继承者,可模拟热能及多达三种物质组分,并将其分为三种可能的相态。依据系统的状态“H2O-NaCl-CO2”混合物的热动力和热物理性质可以进一步分成六组不同的相组合。通过求解质量和热平衡方程,TOUGH+CO2可以模拟一定温度、压力和盐度条件下,非等温或等温CO2的注入、相变化、流体流动及热能。该代码考虑到了孔隙度和渗透率的改变及润湿现象对盐沉淀的影响。同时继承了TOUGH2代码在处理裂隙及复杂非结构网格区域的所有功能。该代码由FORTRAN95编写,提高了内存的使用和计算效率。

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