We performed a set of numerical simulations to characterize the interplay of fracture network topology, upscaling, and mesh refinement on flow and transport properties in fractured porous media. We generated a set of generic three-dimensional discrete fracture networks at various densities, where the radii of the fractures were sampled from a truncated power-law distribution, and whose parameters were loosely based on field site characterizations. We also considered five network densities, which were defined using a dimensionless version of density based on percolation theory. Once the networks were generated, we upscaled them into a single continuum model using the upscaled discrete fracture matrix model presented by Sweeney et al. We considered steady, isothermal pressure-driven flow through each domain and then simulated conservative, decaying, and adsorbing tracers using a pulse injection into the domain. For each simulation, we calculated the effective permeability and solute breakthrough curves as quantities of interest to compare between network realizations. We found that selecting a mesh resolution such that the global topology of the upscaled mesh matches the fracture network is essential. If the upscaled mesh has a connected pathway of fracture (higher permeability) cells but the fracture network does not, then the estimates for effective permeability and solute breakthrough will be incorrect. False connections cannot be eliminated entirely, but they can be managed by choosing appropriate mesh resolution and refinement for a given network. Adopting octree meshing to obtain sufficient levels of refinement leads to fewer computational cells (up to a 90% reduction in overall cell count) when compared to using a uniform resolution grid and can result in a more accurate continuum representation of the true fracture network.


翻译:我们进行了一套数字模拟,以描述断裂网络地形学、升级和网格在断裂多孔介质中流动和运输特性的相互作用。我们在不同密度生成了一套通用的三维离散断裂网络,断裂的半径从短线功率法分布中取样,其参数依据实地站点特征不甚清晰。我们还考虑了五个网络密度,这些密度是使用基于渗透理论的密度无维版本来定义的。一旦网络产生,我们就用Sweeney等人提供的升级的离散断裂裂裂质矩阵模型将其升级成一个单一连续模式。我们认为稳定,每个域的断裂的平离裂体压力驱动着一组普通断裂体网络,然后模拟保守、衰减和吸附的跟踪器。对于每一次模拟,我们计算出有效的渗透性和溶性以及溶性曲线曲线的曲线,以比较网络的实现程度。我们发现,一旦网络生成了一种中间解析度,那么全球直流断裂性断层的直径断层模型就会选择一个完全的直径断断裂性连接,而内部断层网络的精确性网络将产生一个必要的直径性断分级结果。如果在内部断断层网络中,那么,那么,那么,那么,直流的平流的平流性平流的平流性平流的平流的平流的平流的平流的平流的平流流流流流的平流的平流的平流的平流性网络会通过直线性网络将产生一个直线性能会通过直径会通过直达性能会降低,直达性能性能会通过直达的平流性能,那么重要。

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