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在含水层型地下储气库的建设中，为节省投资可以用惰性气体替换天然气作为垫层气。针对惰性气体与天然气的混合问题，建立了气水两相渗流模型及气体扩散模型，并以此为基础建立了二维平面有限元模型。采用半离散方法对数学模型进行了有限元方程的推导，并应用所建立的模型进行了含水层型地下储气库以惰性气体作为部分垫层气的建库过程和工业运行的模拟。