基于水平集法的非均质岩石建模及水力压裂传播特性研究

基于水平集法的基本思想,讨论了含有不同类型包裹体分布的岩石的二维和三维有限元建模方法。对于二维有限元模型的建立,考虑了以椭圆形为例的规则包裹体的周期分布、位置及包裹体大小均随机变化的多种情况。建议了包裹体和基岩之间界面的材料特性过渡处理方法。同时给出了含有非规则形状包裹体的建模方法。对于三维有限元模型的建立,则考虑了以任意大小椭球体为例的包裹体分布情况。该种建模方法的优点是对于不同的含有任意分布的包裹体的岩石试件,均可以采用相同的有限元网格,即,材料特性的变化不受有限元网格的制约。该法缺点是增加了计算资源。最后结合基于弥散裂缝模型的水力压裂数值计算方法,模拟了含有不同包裹体分布的岩石试件的水力压裂传播特点。     

储层随机建模方法研究进展

油气储层随机建模方法是近年来新发展起来的一门油气预测技术,它在综合了地质、地球物理信息的基础上,充分利用已知点的储层信息,根据所要预测的储层属性来选择不同的随机模型,从而实现了对油气储层的定量表征及对各种尺度非均质性的定量刻画,其最终模拟结果可以有任意多个以供油藏描述选择。这里简要介绍了目前比较常用的储层随机建模方法、原理,各方法的优缺点,以及不同随机模型的地质适用性,并针对我国储层的特点,指出储层随机建模技术的发展方向。     

Von Karman 型自相关函数模拟随机介质

利用Von Karman型自相关函数建立了随机介质模型,对自相关长度、谱指数两个参量分别讨论了模型的特征,分析了不同扰动标准差下模型 中速度的分布和变化情况。结果显示：改变自相关长度及横纵向谱指数,都可以产生横向和纵向上非均匀体尺度改变的随机介质模型;扰动标准差 不同,得到的随机扰动的范围就不同,从而引起模型中速度围绕背景速度上下波动。从模拟结果图显示,随机介质模型能灵活地描述实际介质。     

基于距离和局部Delaunay三角化控制的颗粒离散元模型填充方法研究

根据颗粒离散元Kelvin 接触力计算模型,分析了圆形颗粒体模拟材料力学特性应具备的条件,在此基础上提出了一种新颗粒模型构建方法。该方法首先在复杂模型域内随机生成种子,然后利用相切条件逐步扩展填充整个区域。填充过程中借助局部Delaunay三角化网格控制新颗粒的生成,采用复杂几何体距离控制颗粒与模型边界的相对位置,对靠近模型边界的颗粒进行容忍性优化填充,从而增加模型颗粒与边界的耦合性。同时对模型孔隙进行再填充,保证每个填充颗粒至少与3个颗粒相切,提高了模型内颗粒间的耦合性和模型的密度。最后采用任意多边形控制材料边界,将模型材料的设置简化为判断点是否在多边形内,简化了复杂模型材料属性的设置过程。结果表明：与膨胀颗粒生成法相比,该方法生成模型重叠量小、颗粒间及颗粒-边界相互耦合、填充率高。因此,颗粒黏结力破坏后不会造成飞溢现象,可适用于任意连通域模型的生成,能更好地实现复杂岩土细观介质变形破坏机制的模拟与研究。     

珠江口盆地航磁局部构造异常

珠江口盆地存在丰富的油气资源,勘探前景受到越来越多的关注。局部磁异常往往与含油气局部构造密切相关。通过对珠江口盆地大比例尺高精度航磁资料处理和分析,识别出5种航磁局部构造异常:基岩凸起局部构造异常、与基性侵入岩有关的局部构造异常、与中酸性侵入岩有关的局部构造异常、与火山岩有关的局部构造异常、与沉积层有关的局部构造异常。对各种局部构造异常进行了较细致的描述,并结合地震、重力、钻孔等资料对典型异常进行了地质解释,为油气勘探提供了依据。     

基于梯度塑性模型的多孔介质应变局部化分析的基本理论

讨论了引入梯度塑性模型情况下的含液多孔介质双重内尺度律的特征以及相互作用问题。在引入梯度塑性本构模型的情况下,一方面材料应变局部化分析数值结果的正则性得到保证;而另一方面,含液多孔介质会出现双重内尺度律参数的共同作用问题。本文给出了此时内尺度律预测的一个基本方法,并对稳定性问题进行了分析,讨论了不同情况下实波速存在的条件,给出了对于给定的渗透系数情况下实波速存在的波数区间,并对相关现象进行了解释。     

惯量投影椭球在构造变形分析中的意义初探

本文讨论了一种新的数学工具,即惯量投影椭球（和椭圆）,在具有任意形状构造变形体的变形描述与应变分析中的意义。论证了在均匀的递进变形过程中,构造标志体惯量投影椭球的变形与其自身的变形保持一致,两者遵循同样的均匀变形方程。在进行构造变形描述和分析时,构造标志体形状与其惯量投影椭球是等效的。惯量投影椭球具有有限应变椭球相同的性质,可以用来描述任意形状构造标志体的变形,并可以替代具有任意形状构造标志体进行变形分析。先前适用于椭圆形标志体变形分析的方法均可应用于具有任意形状的构造标志体。这将为我们对具有任意形状的构造标志体变形的描述和分析提供方便和有用的数学工具。     

香肠构造流变计的超微观构造依据

在同一场变形过程中 ,由于岩石之间、不同地质层块之间的流变学差异 ,会引起牛顿流和非牛顿流的扰动 ,这种扰动以构造变形的方式保存下来。通过理论研究和模型实验 ,我们可以利用保存在天然岩石中的构造形迹或应变型式 ,反演形成这些构造变形时所处物理化学条件下的岩石古流变参数。这类采用构造形迹或应变型式来反演岩石流变性质的方法 ,国外学者称为流变计。目前已提出的构造流变计主要有香肠构造流变计、能干层褶皱流变计、应变折射流变计等 ,其中香肠构造流变计的研究程度较高。Ｆｌｅｔｃｈｅｒ (1974 )和Ｓｍｉｔｈ (1977)推导出幂率…     

从生物扰动构造看古近纪东营湖的湖水分层

生物扰动构造发育程度与湖水充氧条件及湖水分层有密切关系。通过对山东东营凹陷下第三系 5套油源岩的生物扰动构造进行分析 ,分别讨论了其沉积时期古湖泊水体的分层状况。富有机质纹层页岩中无生物扰动构造 ,生物扰动指数为 0 ,表明其沉积时为一稳定分层、底层水缺氧的古湖泊 ;钙质块状纹层泥岩中含显微生物扰动构造 ,主要分布在细粒方解石纹层中 ,生物扰动指数为 1,反映较稳定分层、缺氧但有短暂充氧的沉积环境 ;钙质纹层页岩中显微生物扰动构造可局部富集呈层 ,生物扰动指数为 1～ 2 ,反映当时古湖泊有季节性回水 ,含氧量呈季节性变化 ;红、灰条带状粉砂质泥岩肉眼即可观察到生物扰动构造 ,主要分布在红色层中 ,生物扰动指数为 2～ 3,反映为不分层、充氧的古湖泊环境 ;块状泥岩扰动最为强烈 ,生物扰动指数为 6 ,表明为不分层、充氧的沉积环境     

地质环境抗扰动能力的可拓学评价

根据地质环境抗扰动能力合理规划开采强度,是保证资源开发与环境保护协调发展的必要前提。煤矿区地质环境的抗扰动能力取决于构造介质、构造形态、构造界面、构造应力等构造环境要素,而且受地下水影响。由此建立的评价指标体系,即有定量体现的指标,又包含定性描述的指标。对地质环境的抗扰动能力进行分级评价,实质上是一个复杂的模糊模式识别问题。应用以物元理论和可拓集合论为核心的可拓学理论评价方法,将矛盾问题转化为相容问题,将定性指标进行量化处理,将定性结论进行量化表达,为准确地评价煤矿区地质环境的抗扰动能力探索出一条比较理想的路径。      

直流电法勘探中"干扰场"形成机理、表现特征及应用浅析

电法勘探野外观测中常遇到干扰电场,影响观测精度和工作效率,有时甚至使观测无法开展。对干扰场进行研究,从干扰场中获取有用信息,把干扰场应用于地质找矿中有着十分重要的意义。经观测发现,干扰场以直流脉冲型为主;以直流渐变型和低频波动型为辅。通过己知矿区的试验应用表明:在良导矿床和构造破碎带上,干扰场强度有明显的异常出现,表明干扰场异常与矿体及其他物化探异常有一定的对应关系,异常形态及走向与矿体的走向和产状有关,且干扰场异常具有重现性和规律性。通过对干扰场的研究,可解决一些地质问题。     

异构并行算法快速构建全球扰动重力梯度全张量图

扰动重力梯度是扰动重力位的二阶导数,相对于其他重力场元素能更多地反映变化的不规则地球产生的高频信息。在使用高阶次球谐系数模型获取大范围高分辨率的扰动重力梯度数据时,存在重复运算多、计算效率低下、耗时较长的问题。针对该问题,推导了简化计算公式,将中间变量提取出来作为全局参数和局部参数单独进行计算、存储,从而有效减少重复运算;并在简化公式的基础上,提出了扰动重力梯度张量快速异构并行算法,利用CUDA（compute unified device architecture）实现了梯度全张量在GPU端的并行计算。根据Txx、Tyy、Tzz三个分量满足Laplace条件验证了算法可靠性,并与传统串行算法进行了计算效率对比,实验结果表明,相较于串行算法,所提算法可减少90%以上计算耗时,可将计算效率提高60倍以上。最后利用该算法基于2 190阶EIGEN6C4模型快速构建了5′×5′分辨率的全球扰动重力梯度全张量图,计算结果显示了扰动重力梯度同地形、地球质量分布变化的相关性及其在全球范围内的数值特征。     

浅水区浅地层剖面测量典型问题分析

作者在本文论述浅水区域浅地层剖面测量方法的基础上，结合海上及河道采集到的实测剖面资料，对诸如直达波、多次波、侧反射、鸣震等干扰因素的声学特征，以及浅水区的地层厚度校正问题进行了系统的分析，并针对消除和消弱这些干扰的一些方法、措施做了较全面的讨论。     

岩土参数随机场离散的三角形单元局部平均法

将不确定性岩土参数建模为随机场而非传统意义上的随机变量,基于随机场的局部平均理论,提出了用于二维随机场离散的三角形单元局部平均法。通过面积坐标变换和高斯数值积分,给出了三角形单元局部平均随机场协方差矩阵的解析计算方法和数值计算方法。采用算例再现了所提方法的分析过程和有效性,并与传统二维随机场四边形单元离散法进行了对比。结果表明:提出的二维随机场三角形单元离散法能与有限元三角形单元离散法完美结合,随机场单元与有限元单元的对应关系清晰,易于随机有限元程序的编制;对于随机场单元的均值,传统四边形单元离散法与所提方法的计算结果相同;对于随机场单元的方差,传统四边形单元离散法计算结果偏小,所提方法显得更加科学、合理。     

基于向量化的扰动引力矢量快速并行算法

无人飞行器在飞行过程中受地球外部扰动引力影响,对其精确控制需要计算飞行轨迹点扰动引力。为有效恢复地球外部引力场,常采用地球重力场位系数模型进行计算,但其计算耗时随模型阶数的升高而呈指数增加。本文提出一种扰动引力矢量计算的向量化方法,推导出利用地球重力场模型计算扰动引力三分量的向量化表达公式,并利用CUDA（compute unified device architecture）异构并行算法进行并行化以达到快速计算单点扰动引力的目的。通过仿真实验可知,本文所提方法可有效减少单点扰动引力计算耗时,利用跨阶次递推法进行单点计算加速比可达8以上,最高可达13.20;利用Belikov递推法进行单点计算加速比可达6以上,最高可达8.99。     

渗流场随机性的随机有限元分析

基于一阶Taylor随机有限元法,推导出相应的渗流场随机分析中渗流响应量（水头和水力梯度）的随机响应公式,进而实现三维稳定渗流场随机有限元分析,并编制了相应的程序。在分析中,将渗流区域材料的渗透张量视为三维各向异性随机场,利用三维可分离向量随机场的局部平均法对随机场进行离散,根据参数选取的不同,可以离散出不同数量的随机变量。最后,给出一个算例,对离散出随机变量数量不同的情况分别进行随机分析,将分析结果和仅仅将渗透张量视为三维随机变量得到的结果对比,验证了所提方法的可行性。     

基于Spencer法的边坡稳定性可靠度指标分析

在边坡可靠度分析中,考虑Spencer方法计算模型的不确定性,推导出Spencer方法安全系数模型修正系数的概率密度函数,引入了随机场局部平均理论用于分析边坡中土性参数的空间相关性,并在此基础上提出了一种改进的边坡可靠性指标计算方法。     

Modeling Conditional Distributions of Facies from Seismic Using Neural Nets

We present a general, flexible, and fast neural network approach to the modeling of a conditional distribution of a discrete random variable, given a continuous or discrete random vector. Although many more applications of the neural net technique could be envisioned, the aim is to apply the developed methodology to the integration of seismic data into reservoir models. Many geostatistical methods for integrating seismic data rely on a screening assumption of further away seismic events by the colocated seismic datum. Such assumption makes the task of modeling cross-covariances and local conditional distributions much easier. In many cases, however, the seismic data exhibit distinct and locally varying spatial patterns of continuity related to geological events such as channels, shale bodies, or fractures. The previous screening assumption prevents recognizing and hence utilizing these patterns of seismic data. In this paper we propose to relate seismic data to facies or petrophysical properties through a colocated window of seismic information instead of the single colocated seismic datum. The variation of seismic data from one window to another is accounted for. Several examples demonstrate that using such a window improves the predictive power of seismic data.     

西部干旱地区节水钻探的新思路及其配套技术

钻探过程需要消耗大量的地表水.为解决干旱地区工程型缺水的问题,提出了基于孔内地层水局部循环的节水钻探新思路;论述了以脉动器和潜水柱塞泵为主的节水钻探关键技术及其结构设计和参数设计;研讨了开发配套技术的必要性,提出了解决管线刚度和气泡问题、提高吸水效率、对反向行程水击的补偿等6项配套技术.中国属于严重缺水国家,利用地层水实现孔内局部循环钻进是经济、环保的好方法,生产试验表明借助中俄合作开发的节水钻探新思路,达到了既节水5～20倍,又不扰动地层,还能提高钻探效率的目的.