基于数字岩心分形特征的渗透率预测方法

基于数字岩心技术,对岩心CT扫描图像进行处理,结合分形理论求取数字岩心的分形特征参数并通过构建数字岩心的等效分形介质模型对岩心渗透率进行预测。首先对两块砂岩岩心进行了微米CT扫描,提取岩心孔隙网络模型,分析岩心孔隙结构特征,结果表明岩心的孔喉半径分布与孔喉配位数分布对岩心渗透率有一定影响;其次利用MATLAB、Image J等软件对CT扫描得到的数字岩心及帝国理工学院网站公开的数字岩心进行处理,基于分形理论求取数字岩心分形维数、迂曲度、迂曲度分形维数和最大孔隙直径等参数;最后基于分形渗透率模型对岩心渗透率进行预测。结果表明：预测渗透率与岩心渗透率具有良好的相关性,相关系数大于0.97。因此,基于数字岩心技术,通过构建数字岩心等效分形介质模型,可以有效预测岩心渗透率。     

地质现象分形统计研究的某些进展和发展趋势

笔者系统总结了地质现象的分形统计研究中几方面的最新研究成果①矿石品位和储量的分形结构性及其分形模型的理论和实际意义;②分形在矿产资源定量预测与评价中的应用;③多重分形模型应用到空间数据和空间点的变化性研究,把分形与地质统计学结合在一起,得到一些有用的公式;④地质数据的分形插值与成图,指出"分数布朗场模型"可提高地质数据分形插值的精度;⑤分形结构因子等.最后对地质现象分形统计研究提出几点建议.     

采用土壤孔隙表面分形维数预测土壤水分特征曲线

采用土壤颗粒体积累积曲线按照不同的粒径分级方法计算表面分形维数,避免了原始计算过程中颗粒密度不变的假设,改进了计算中的缺陷。结合土壤水分特征曲线分形模型—de Gennes模型,预测试样的SWRC。结果发现:不同颗粒分级只会影响表面分形维数的大小;相同颗粒分级情况下,计算得出的分形维数随着土壤粘粒含量降低而减小;采用D2(最大半径为1mm)的分级情况计算出的表面分形维数,预测得出的结果与实测值相差偏大,RMSE≥2.11E-02cm3/cm3只适合粗略估计田间土壤的水分特征曲线;通过D1(最大半径为0.1mm)计算出的表面分形维数,结合de Gennes模型预测水分特征曲线结果与实测值非常接近,RMSE≤0.0105cm3/cm3。研究表明采用土壤颗粒体积累积曲线计算表面分形维数,并预测土壤水分特征曲线是合理的,具有较高的预测精度。     

基于尺寸效应的粗粒土单颗粒破碎试验及数值模拟

在外荷载等因素作用下,粗粒土易发生颗粒破碎。对泥岩和砂岩颗粒进行了一系列的单颗粒破碎试验,基于尺寸效应和颗粒破碎分形模型,研究了单颗粒破碎强度、破碎能量及Weibull模量等与分形维数间的关系。利用PFC3D对单颗粒破碎过程进行分析,并与试验数据对比,验证了数值程序的可靠性;随后扩展到大颗粒粒径,分析了其单破碎强度及破碎能量。结果表明：在同类试验条件下,不同材料所得的分形维数是不同的;不同粒径砂岩的破碎程度均大于泥岩;单颗粒破碎强度具有明显的尺寸效应;单颗粒破碎强度与破碎能量均可通过分形维数与颗粒粒径预测得出;修正后的Weibull模量也可通过分形维数得出;数值模拟结果与试验结果及预测结果基本一致;大颗粒粒径单颗粒破碎强度模拟结果与预测结果基本一致,破碎能量稍有差异,需进一步试验验证。研究成果可为获取大粒径粗粒土的单颗粒强度与变形特性提供参考。     

分形在储层参数井间预测中的应用

现有地震资料难以实现储层薄层的预测，分形理论的引入，可弥补这一不足．以具有连续性和等间距采样点的测井资料为基础，以分形分析理论为手段，结合生产实际进行了研究．根据分形地质统计学中对储层参数的研究，得出其分形理论模型，并通过VisualBasic语言编程，在计算机上实现了某地区4口井储层参数（包括孔隙度、渗透率和泥质含量）的井间预测，其结果达到了预期的效果，说明将分形理论用于储层参数井间预测具有可行性．     

分形理论与成矿作用

总结近年来分形理论在成矿作用研究中的应用及取得的主要成果 ,主要表现在 :矿床的空间分布具分形和多重分形性质 ,表明成矿作用在一定的空间范围内具标度不变性 ;钻孔中金属品位的频率分析表明品位的分布具分形和多重分形结构 ,其结构与品位高低有关 ,对预测深部矿体有指导意义 ;矿床的规模、品位的分布也具分形和多重分形结构 ,不同规模的矿床具有不同的分形结构 ,暗示不同规模的矿床具有不同的成矿地质背景和机制 ;元素在微观矿物表面及区域大面积的分布也具有分形和多重分形结构 ,其结构类型与其成因条件及机制有关。     

初论分形地质学

介绍了分形分布的概念和分布函数,分形的概念及其在地震,地貌,岩石,构造,矿床评价和矿产预测等地质研究领域的应用情况。     

地学分形研究中值得注意的几个问题

以扇形沉积体的分形研究为例,针对分形理论在地学应用领域中存在的一系列值得注意和深入探讨的问题,如分形的层次、尺度及线性无标度区、分维数测定方法的选择、分形动力学与分形重构、构造分形Ｄｓ与结构分形Ｄｔ的关系、分形模拟和预测等、进行了分析和讨论,并强调指出,在地学领域中基于非线性动力学理论和非线性数学方法基础之上的扮形动力学模拟具有重要的理论和实际意义。     

非线性成矿预测理论: 多重分形奇异性-广义自相似性-分形谱系模型与方法

介绍了“奇异性-广义自相似性-分形谱系”(“3S”: Singularity-generalized self-Similarity-fractal Spectrum)为核心的多重分形现代成矿预测理论与模型(Multifractal Mineralization Prediction Theory and Models)的基本内容和前沿研究方向.讨论了作为非线性、复杂性理论的重要领域之一, 多重分形理论所提供的“奇异性-广义自相似性-分形谱系”等概念和相关的模型.这些新概念和模型不仅能够合理地描述成矿系统、成矿过程、成矿富集规律、矿产资源时空分布, 还提供了定量模拟和识别成矿异常(地质、地球物理、地球化学、遥感异常)的有效模型和实用方法.将多重分形原理与成矿过程、矿产资源分布规律、矿产资源信息获取研究相结合, 可形成具有良好应用前景的现代成矿预测理论与模型.采用该多重分形矿产资源预测理论和在此基础上所开发的专用地学非线性空间信息GeoDASGIS技术, 对国内外多个金属成矿区带进行了矿产资源勘查与评价, 均取得了较理想的预测效果, 表明对开展矿产资源勘查和评价是有效和可行的.      

基于三维建模的指示克里格估算与分形方法的对比研究

因地质统计学(侯景儒等,1982)和分形方法在空间预测和不确定分析方面的明显优势,与三维地质建模技术(Three-Dimensional Geological Modeling,简称3DGM) (Simon等,1999)结合(Kevin等,2005;王功文等,2007;Calcagno等,2008;Cédric等,2010;Wang等,2011)更好的解决了矿山开采过程中各种储量计算和误差估计问题,为解决地质变量条件下的统计问题提供依据.笔者利用地质统计学和分形方法,预测河南南泥湖-三道庄钼(钨)矿床储量及其资源量(标高800m及以上),均取得较好成果.     

基于孔隙分形维数的土壤大孔隙流水力特征参数研究

根据数字图像制备分析技术得到大孔隙数目、大小和形状等特征数据,用分形理论计算孔隙分形维数,并对两类不同质地土壤的孔隙分形维数进行分析比较,应用基于孔隙分形维数的大孔隙分形模型,建立了土壤水分特征曲线和非饱和导水率的预测模型。结果表明,孔隙分形维数D_v可定量描述不同质地土壤结构,其模型预测精度优于颗粒大小分布估计的分形模型,可用于实际问题的研究。     

天津市近海水质预测方法研究

针对中国近海水质污染呈现的年周期性和自相似性特点,通过对分形理论的研究,提出了一种新的完全基于环境监测数据的近海水质污染变化的分形预测方法。以天津市近岸海域为例,根据分形拼贴定理,由基于仿射变换的分形插值方法求取各历史时间阶段水质变化的迭代函数系,根据近海水质变化的年周期性,对上述求得的迭代函数系加权求和,得到预测年份水质变化的统计意义上的迭代函数系,建立分形预测模型,应用随机迭代算法求得预测年份水质变化曲线的吸引子,对近海水质进行预测,预测结果显示枯水期、丰水期、平水期的平均预测误差分别为29.6%、27.5%、16.1%,3个水期的平均预测误差为24.4%。应用表明,该方法预测精度较高、实用性强,能够为近海水环境管理提供决策支持。     

非线性技术在琼东南盆地深水区陵水17-2气田物源分析和储层预测中的应用

为解决琼东南盆地深水区物源问题,将非线性技术应用于陵水17-2气田物源分析,即利用自然伽马测井曲线的分形维数进行沉积物源方向分析。该技术有效避免了由于风化、搬运、沉积等作用而导致的重矿物组分变化问题,在琼东南盆地深水区黄流组沉积物源分析的应用中取得了良好效果,开辟了深水区物源分析的新思路。同时针对深水区复杂储层特征,为有效预测油气层评价中储层参数如孔隙度、渗透率等,文中基于非线性理论,采用多重分形模型对琼东南盆地深水区黄流组储层参数进行预测,并与实钻结果进行对比,结果表明,采用物性参数-面积(PP-A)分形模型计算得到的范围包含了实钻结果,可以根据该参数预测未知区域储层参数,从而为油气藏评价提供依据;而采用分形滤波技术(S-A)得到的结果更接近实际情况,这说明S-A法能在PP-A法的基础上更深层次地预测储层参数,从而得到更准确的信息。多重分形法可以准确有效地获取无井点处的参数估计值,其精度和预测能力都能达到少打井、少投资和早见效的目的。     

应用复杂性-非线性理论开展成矿预测——奇异性理论-广义自相似性-分形谱系多重分形理论与应用

本文应用 “奇异性-广义自相似性-分形谱系”为核心的多重分形现代成矿预测理论与模型开展了云南兰坪、个旧等地区的成矿过程模拟与矿产资源定量评价。文中介绍了作为非线性、复杂性理论的重要领域之一的多重分形理论如何应用与矿产资源定量评价中，所涉及的“奇异性-广义自相似性-分形谱系”等概念和相关的模型能够合理地描述成矿系统、成矿过程、成矿富集规律、矿产资源时空分布，还提供了定量模拟和识别成矿异常（地质、地球物理、地球化学、遥感异常）的有效模型和实用方法。将多重分形原理与成矿过程、矿产资源分布规律、矿产资源信息获取研究相结合，可形成具有良好应用前景的现代成矿预测理论与模型。采用该多重分形矿产资源预测理论和在此基础上所开发的专用地学非线性空间信息GeoDAS GIS技术，对国内外多个金属成矿区带进行了矿产资源勘查与评价,均取得了较理想的预测效果。文中将以该理论方法在云南省多个地区开展矿产品定量预测的实例来说明该理论体系和方法技术的有效性和可行性。     

C-A多重分形在东天山钼地球化学异常信息分析中的应用

利用C-A（含量-频数）多重分形技术和传统的异常下限统计方法分别对东天山地区钼地球化学数值的异常进行了试验分析。结果表明：利用C-A多重分形的非线性统计方法计算更为方便,确定的异常下限值更为合理;采用非线性统计方法确定的异常下限与东天山地区已知矿点的吻合度较高,说明利用分形方法可以客观反映区域地球化学异常特征;C-A多重分形方法计算方便,可为资源预测提供定量基础。     

确定田间土壤水力传导率的分形方法

采用了一种简便易行的分形方法来间接估计水力传导率函数,即根据土壤粒径分布曲线确定孔隙表面分形维数,将其作为分形水力传导率模型的参数来预测整个压力水头范围内的水力传导率.利用UNSODA数据库中217个样本的实测资料对模型进行检验,结果表明分形方法预测的水力传导率其精度明显高于根据水分特征曲线利用统计孔径分布模型的估计结果.     

安阳矿区双全井田岩性结构与煤体变形的关系

煤体变形程度控制着煤与瓦斯突出和煤层气的可开发性,煤体结构空间展布预测是人们长期关注的焦点。以岩体力学和分形几何学基本理论为指导,以安阳矿区双全井田为例,通过计算岩体强度因子和分形维数,系统探讨了岩性结构对煤体变形的影响。研究表明,岩体强度因子和分形维数与断层和测井曲线判识的煤体结构之间存在密切关系:低强度因子和分形维数区,煤体易发生韧性变形,软煤发育;高强度因子和分形维数区,煤体(和岩体)以脆性变形为主,以断层发育为特征。这一结论为井田构造发育特征和软煤空间展布所证实。岩体力学和分形几何学的引入,为煤体结构空间展布区域预测提供了一种新途径。     

滑坡定量预测的非线性理论方法

滑坡时空预测是当前滑坡研究中的难题，特别是滑坡时间预测工作，其进展缓慢。本文基于非线性科学理论，分析了滑坡活动的分形特征及时间分形预测方法，研究了滑坡空间预测的人工神经网络特征，系统介绍了滑坡时间预测的非线性动力学理论。在此基础上，讨论了滑坡定量预测的发展趋势。     

基于核磁共振和分形理论的含铀泥砂岩渗透率预测方法——以新疆阿克苏地区为例

渗透率是影响溶浸采铀过程中含矿层铀浸出率的关键因素,准确评判含矿层渗透性对原地浸出采铀过程中井场参数的优化设计具有重要意义。文章采用核磁共振技术结合分形理论,分析了新疆阿克苏地区含铀泥砂岩孔隙结构分形特征,并研究了分形维数与渗透率之间的相关关系,建立了渗透率预测的多重分形模型。结果表明,该含铀泥砂岩以微孔和小孔为主,较大孔隙对渗透率具有显著影响;孔隙结构具有双重分形特征,较小孔隙分形维数介于0.727～1.711之间,较大孔隙分形维数介于2.961～2.989之间。核磁共振T₂谱分形拐点可以作为确定T₂截止值的依据,该方法比离心法更加高效便捷;根据T₂截止值计算可移动孔隙度,并结合分形维数建立多重分形渗透率预测模型。相比于传统渗透率预测模型SDR和Coates模型,该预测模型准确度更高且方便快捷。     

致密滩坝砂储集层孔隙分形特征、预测及应用

储层孔隙分形可以有效表征储层孔渗性能,综合反映储层孔隙结构特征及评价储层开发效果。为确定开发区块动用次序,对于东营凹陷西部区块沙四上纯下次亚段的致密滩坝砂储层,首先,利用薄片、物性及压汞等相关测试数据,计算致密滩坝砂孔喉分形维数（D）;其次,探讨分形维数与储层物性、孔隙结构参数相关性;然后,优选测井数据,建立孔喉分形维数的测井预测模型,并对东营凹陷西部区块滩坝砂分形维数平面分布进行了预测;最后,根据分形维数和油井产能相关性分析,建立了基于分形维数的储层评价标准,对研究区的致密滩坝砂储层进行了分类与评价。结果表明:当2相似文献