基于范氏气体的调谐阵列优化设计

把范氏气体条件下的单枪压力子波模型推广到调谐气枪阵列中,研究了3枪调谐气枪阵列的优化模型及算法,通过数值模拟得出平面阵列作为实验阵列,运用正交优化设计实验得出较好的阵列设计方案,为多枪、多子阵阵列优化设计提供参考。     

海上多子阵立体组合气枪震源优化设计

应用气枪震源子波模拟软件,针对海上常用的6子阵,进行了不同气枪阵列组合情形下的震源子波模拟试算,提出了适应深水区地震勘探要求的立体阵列组合和交错排列组合的气枪阵列.子波模拟试算结果表明,多子阵立体阵列的设计能优化震源子波,同时,将传统的子阵列排列改成交错排列,将气枪阵列的大容量气枪放置在子阵中间位置可以明显提高子波性能,为深水区复杂地质结构条件下的震源设计参数优化提供理论依据.     

海上地震勘探GI枪子波数值模拟

GI枪震源已经逐步成为海上地震勘探的主要激发方式。常规气枪只有一个腔室,而GI枪具有G腔和I腔2个腔室,能够较好地压制气泡振荡。基于自由气泡振动理论,分析GI枪的激发机制,在考虑气泡壁的热传导作用和流体粘度对气泡振动影响的基础上,建立了海上勘探GI枪子波数值模型,并对气泡的振动过程和远场地震子波进行了数值模拟。结果表明:当G腔内气体释放所形成的气泡体积达到最大时,I腔内气体的释放有效地抑制了气泡的收缩,气泡壁运动速度明显减小,气泡变得稳定;GI枪激发所产生的子波具有明显的峰值和较小的旁瓣,有利于高分辨率海上地震勘探。     

反射系数与子波同时迭代反演的预条件共轭梯度法

在反射系数白噪、子波最小相位的假设下,研究基于线性反演的地震反射系数和子波同时估计问题。在Cauchy准则稀疏反演求解中,应用预条件共轭梯度法实现反射系数和子波同时迭代反演。在迭代求解正则化方程时,用共轭梯度法求解相应的原问题,初猜子波求解也使用该策略。模型数据试算与比较,表明了该算法正确而有效。用实际数据检验算法的实用性,经研究表明,预条件共轭梯度法计算的反射系数和子波,要比直接稀疏反演精度高,而且收敛较快,数值稳定,实用性强。     

气枪立体震源等效深度确定方法研究

目前地震勘探气枪立体震源等效深度确定没有一个标定根据,为了与常规气枪阵列进行对比,需对气枪立体震源等效深度有一个最佳确定方法。基于实际条件下的气枪模拟方法,这里对具有代表性的多种阵列进行了模拟,研究了几何加权法和频率陷波法两种等效深度求取方法,重点分析了频率陷波法的影响因素;然后又结合实际数据进行了实际应用分析,提出了实际生产中的等效深度有效求取方法。     

水平电偶源r方向电场值应用的理论研究

根据准静态极限条件下,水平电偶极源在均匀半空间表面产生的r方向电场分量E r表达式,分别在一维和三维条件下,对E r进行数值模拟并迭代计算出相应视电阻率,讨论E r的观测范围和应用优势。在一维条件下,通过对四种典型层状模型(两层D、G,三层H、K)的数值计算,并与相同条件下的E x视电阻率进行对比,结果表明:E r比E x受测量方位的影响更小;在三维条件下,选取均匀半空间存在异常体的模型,采用积分方程法对E r进行数值计算,与相同条件下的E x视电阻率进行对比,结果表明:当均匀半空间存在低阻异常体时,E r对低阻体y方向边界的反应比E x效果较好。     

煤层脉动水力压裂动静态响应数值模型及求解

煤层脉动水力压裂是一项大范围提高煤层渗透率的新技术,但针对脉动应力波在实际地层的传播、扰动规律研究较少。采用交错网格数高阶有限差分法,结合完全匹配层和准静态围压加载两种边界条件,建立了含围压无限大弹性地层脉动水力压裂动静态响应数值模型,并研究了不同加载方式、频率、振幅、围压条件下煤层最小主应力峰值分布规律。研究表明：由于应力波传播及干涉效应,相同围压、振幅条件下脉动压裂增透扰动区域远大于准静态压裂;煤层增透面积随震源频率和振幅的增加而增大,振幅需要克服由围压控制的启动压力才能产生增透区;增透面积与地层主应力成反相关且最小主应力起主导作用,其由3.5 MPa下降至2.0 MPa时,增透面积最高可提升600%。模型可模拟准静态和脉动加载下煤层的力学响应,其结果可为优化脉动水力压裂工艺参数提供指导。     

就地应力条件下岩石静动态力学性质的研究

岩石力学性质参数可以通过模拟地层应力条件下的室内岩石力学实验得到,但它只能代表一些离散点,所以,在实际应用中的大多数情况下,石油工程师采用连续的测井曲线计算岩石力学参数,然而由于加载频率的不同,计算值与室内准静态条件下测得的参数值有一定的差异,只有校核后的测井曲线才能用于工程应用中。为了从室内实验结果中得到校核后的连续的测井曲线,对模拟就地应力条件下静动态岩石力学性质进行了初步的研究。     

饱和土体静态液化失稳理论预测

通过在屈服准则和剪胀性方程中引入材料状态参数,建立了一个与材料状态相关的本构模型,用于模拟不同初始孔隙比和围压下土体的应力-应变关系。基于二阶功理论,建立了饱和土体静态液化失稳理论判别准则。通过预测一系列饱和松砂三轴不排水试验结果,验证了所建立的本构模型及判别预测准则的合理性。分析结果表明,静态液化发生于土体硬化阶段,静态液化触发伴随着剪应力达到峰值,其后剪应力降低且孔隙水压力持续增长。进一步地,模拟了充分降解的城市固体废弃物在不排水条件下的应力-应变特性,并预测到了潜在失稳线及静态液化触发点。     

地震波的有限差分法正演模拟

基于波动方程的地震波正演模拟能够准确揭示波在介质中传播的振幅、频率与相位变化,真实地反映出波的动力学特征。有限差分法因其精度高、计算效率高而成为波场数值模拟的一个重要方法。根据地震波的近似方程———声波方程,采用二阶有限差分网格数值算法,利用透明边界条件,设计典型地质模型,进行地面波场的地震记录模拟。通过稳定性条件分析、震源子波优选以及频散抑制,成功合成了倾斜地层模型与正断层模型的地面共炮点波场记录,直观地显示出直达波、反射波、绕射波等丰富的波场信息,获取各模型的波场快照。结果表明,有限差分法结合透明边界条件对于获取介质丰富的波场信息具有很大的优势。     

利用量子力学势能数据预测温度、压力、盐度和沉积物孔径对甲烷水合物形成和分解的影响

介绍一个预测不同温度、压力、盐度和沉积物毛细管孔径条件下甲烷水合物 溶液 气体多相平衡模型。该模型以Van der Waals和 Platteeuw热力学模型、量子力学从头算粒子相互作用势能、DMW 92状态方程和Pitzer电解质理论为基础,能在很宽广温压范围内预测温度、压力、盐度和毛细管力对甲烷水合物形成和分解的影响。通过对比本模型的预测结果与实验数据,可知本模型能够准确地预测海水和多孔介质中甲烷水合物的相平衡条件。对于一定盐度下多孔介质中甲烷水合物的形成温压条件的在线计算可浏览: www.geochem model.org/models.htm。     

一种新的凝析气藏无因次产能评价方程

凝析气藏在衰竭开发过程中存在复杂的相态变化,凝析油的析出使得地层呈现出油气两相混合渗流状态.针对目前凝析气藏无因次产能评价方程的研究较少的现状,在凝析气藏拟稳态流入动态方程的基础上,利用泰勒级数展开、多项式回归等一系列解析方法建立了一种新的凝析气藏无因次产能评价方程.首先对拟稳态流入动态方程中的拟压力函数定积分进行泰勒级数展开,然后利用稳态定理和多项式回归方法求解出泰勒展开式的各项系数,最后通过解析方法得到了凝析气藏的无因次产能评价方程.应用实例表明,该无因次产能方程与实际系统试井数据基本吻合,能够较好地描述凝析气藏的油气两相流入动态;无因次产能评价法所得到无阻流量比常规干气法低,且考虑高速效应的无因次产能评价法所得到的无阻流量要大于忽略高速流动的无因次产能评价法所得到的结果.      

简化接触模型的月壤离散元数值分析

根据月壤其颗粒级配可归类于粉质砂土。针对真实月壤所处的环境（无水、低重力场、低气压等）,将Perko等2001年提出的月壤颗粒间的范德华力植入离散元分析软件PFC2D中,模拟了刚性边界下加入该模型与未加该模型试样的双轴压缩试验,研究了颗粒间范德华力对试样的宏观力学特性与微观颗粒接触的影响。结果表明,颗粒间的范德华力对试样的抗剪强度、体应变以及颗粒平均配位数都有显著的影响     

Thermodynamic description of aqueous nonelectrolytes at infinite dilution over a wide range of state parameters

A new, virial-like equation of state (EoS) for describing the thermodynamic properties of aqueous nonelectrolytes at infinite dilution is proposed. It is based on the accurate EoS for a solvent (H₂O) given by Hill (1990) and requires only three empirical parameters to be fitted to experimental data, and these are independent of temperature and pressure. Knowledge of the thermodynamic properties of a pure gas, together with these three parameters, enables prediction of the whole set thermodynamic properties of the solute at infinite dilution (chemical potential, entropy, molar volume, and apparent molar heat capacity) over a wide range of temperatures (0 to 500°C) and pressures (1 to 2000 bars), including the near-critical region. In the cases in which experimental thermodynamic data are lacking, the empirical parameters can be estimated solely from the known standard-state properties of the solute. The new EoS is compatible with the Helgeson-Kirkham-Flowers model for aqueous electrolytes, and thus it can be applied to reactions involving minerals, gases, and aqueous ions, in addition to uncharged species.     

用遗传算法优化估计Van Genuchten方程参数

描述土壤水分特征曲线的Van Genuchten方程是一个非线性复杂方程,采用传统的方法对方程参数进行估计往往因为计算复杂和人为因素的影响,而使估计结果带有较大的误差。遗传算法是当前处理一般非线性数学模型优化的一种新的优秀方法。为此,采用实数编码多子种群遗传算法对方程的参数进行优化估计。算例结果表明用遗传算法优化估计Van Genuchten方程参数具有求解速度快、计算精度和自动化程度高、人为干扰因素小、通用性强等优点。因此,遗传算法可作为计算Van Genuchten方程参数的一种新方法。     

CO2吸附对煤岩热弹性模型影响的理论解释

引入煤岩对气体的吸附势函数，并假定吸附势函数是引起多孔介质变形和应力的一个因素，给出了考虑CO2吸附的煤岩热弹性模型的一般形式，分析了CO2吸附对煤岩热弹性模型的影响。结果表明，在弹性范围内，吸附势函数是通过改变热传导方程和热传导的热力学限制条件来间接影响介质的应力和变形的。而对应力一应变之间的关系表达式的形式没有影响。一旦给出自由能函数和吸附势函数的形式，就可以确定考虑气体吸附条件下介质的热弹性本构模型。     

两种热模拟体系下有机质生气特征对比

对海相Ⅱ1型有机质在封闭体系和开放体系下开展了产气率热模拟实验,并对其在两种体系下的产气率和生气模式进行了对比研究。在开放体系下,样品产气率较低,Ⅱ1型有机质产气率为84.2m3/吨·TOC,但在封闭体系下实验热模拟产气率很高,Ⅱ1型有机质产气率可达371.2m3/吨.TOC;在开放体系下Ⅱ1型有机质大量生气阶段R o为1.0%～1.5%之间,在封闭体系下Ⅱ1型有机质大量生气阶段在R o在1.5%～2.5%之间。在不同实验体系下有机质产气率和生气模式的差异主要与有机质的生气机理有关,在开放体系下有机质主要为干酪根裂解气,而在封闭体系下有机质生成的天然气为原油和干酪根裂解的混合气。     

天然气水合物成矿带的识别技术研究

在天然气水合物的地震资料解释过程中,常规地震剖面上难以识别水合物成矿带的准确位置。通过多年的实践对比研究,认为波形、速度反演、速度模型、流体因子、瞬时振幅、相对极性和能量半衰时等各种地震剖面,能够较好地揭示水合物成矿带的地球物理异常特征。收集整理了一部分国内外对水合物成矿带的识别技术,并提出了在无井的情况下,如何利用波形、速度和各种地震属性剖面所提供的信息来确定水合物成矿带的一些新想法,以期对水合物资源量的评估能提供比较有价值的参考依据。     

低渗透煤层气-水流固耦合数学模型及数值模拟

基于有效应力原理,结合弹塑性几何方程、本构方程及平衡方程建立了应力场控制方程。依据流体力学中的质量守恒原理建立了煤层气、水和煤岩体固体颗粒的渗流场方程;以上方程再配以辅助方程和定解条件构成了应力作用下煤层 气-水流固耦合的数学模型,并对简化模型进行了单相流流-固耦合数值模拟分析,得到了压力动态分布曲线,分析了耦合和非耦合情况对压力分布的影响,进一步为煤层气流-固耦合分析提供了一定的理论基础。