基于三维有限元法的巷道影响特征

在矿井瞬变电磁法探测中,巷道空间对探测结果存在影响,不利于探测资料的解释。采用三维有限元法,通过建立地质模型模拟了有无巷道时瞬变电磁场的分布情况,绘制了10 us和0.1 ms时刻有无巷道以及巷道不同长度和高度下XOZ平面磁场强度等值线分布图。结果表明:磁场在高阻区扩散速度比低阻区慢;巷道长度的变化对巷道长度方向磁场分布影响较大;巷道高度的变化对巷道上下方磁场分布影响较大。巷道空间在早期对磁场分布影响较大,晚期则影响不大,这为探测资料异常的解释提供了理论依据。      

巷道影响下三维全空间瞬变电磁法响应特征

使用磁偶极源模拟三维均匀介质内部低阻体的全空间响应特征,采用非均匀网格和时间步长推导了瞬变电磁场的三维时域有限差分格式,并根据多个测点计算的数据,绘制了磁场和磁场对时间导数的等值线图,分析了瞬变电磁场的传播规律,以及巷道和交界面对场的影响特征。结果表明:在磁场穿过低阻体与大地的交界面时,磁场的扩散速度降低,衰减变慢;随着迭代次数的增加,磁场以低阻体为中心形成等值线环。巷道在早期对场影响较大,晚期则不明显,为解释全空间TEM异常提供参考。     

水合物开采过程中影响套管式加热器对井周地层加热效果的数值模拟

套管式加热器在维持孔壁稳定的同时还可实现对井周地层加热,以防止水合物开采过程中井周形成二次水合物。为分析水合物开采过程中日产水量、气水比和加热功率对井周地层温度分布的影响,采用COMSOL Multiphysics对加热过程进行模拟。模拟结果表明,日产水量对加热效果的影响明显大于加热功率,加热功率主要影响近井段的地层温度,气水比主要影响加热半径。通过数值模拟对套管加热器的加热效果进行了分析和评价,对天然气水合物的经济高效开采具有指导意义。     

电性源瞬变电磁法的迭前和迭后数据小波分析

电性源瞬变电磁法用于深部勘探时,观测到的垂直磁场脉冲响应非常微弱,常伴有严重的干扰噪声,从噪声中提取反映深部地层的中、晚期磁场信号非常重要.为此提出将多分辨率小波分析应用于电性源瞬变电磁法数据分析,并对西部某勘探区垂直磁场响应的迭前和迭后教据作多尺度分解后进行分析和比较的结果表明:①小波分析对数据具有良好的时频局部化特性,垂直磁场响应的迭前和迭后记录在不同频段上的分布特征可以清晰地反映出来;②高频干扰主要反映于数据的分解细节,反映深部信息的中、晚期弱信号存在于分解概貌;③迭后记录加入随机噪声与不加入随机噪声的处理结果类似,而迭前记录则不同,迭前记录比迭后记录具有更丰富的信息,并主要表现在早期.在电性源瞬变电磁法深部勘探中,利用更多的迭前记录的小波分解概貌对资料处理的解释工作很有意义.     

SAGD平行井套管内磁引导模拟实验

SAGD平行井是稠油开采的重要方法,它对两井的空间轨迹要求较高。相比较常规随钻仪器,借助于MGT磁定位的磁引导技术有利于进一步提高钻孔轨迹检测精度和检测效率。目前还未见国产同类成熟仪器应用的报道。主要介绍了室外套管地面模拟实验,研究轨迹精度与套管内磁响应之间的关系,为仪器的实际应用提供修正数据和技术支撑。实验以通电螺线管作为磁发射源,并置于φ139.7 mm套管中,以磁传感器为接收源,采集数据,最后由电脑解析数据算出两者的相对位置。实验时不断改变传感器与套管的相对位置,以模拟钻头钻进的真实情况。实验共采集了18种形态,共198点位数据。在修正前,计算的总距离平均误差在7%左右,平面误差为9.4%左右。修正后误差为之前的一半。结果表明,计算点能够真实反映轨迹的实际方向。     

地震沉积学在滨南浊积砂岩区的研究及应用

运用地震沉积学的理论,使用90°相位转换和地层切片等关键技术,结合钻测井资料,对滨南地区滨682井区古近纪沙河街组3个层序的砂体分布特征和沉积体系进行了精细研究。结果表明,该区东部和东南部浊积砂体较为发育。层序I早期浊积砂体分布面积较大,中期和晚期面积较小;层序Ⅱ早期和晚期浊积砂体分布范围较大,中期很小;层序Ⅲ主要分布在南部地区。证明该方法不但简单,而且减少了穿时问题,适合楔形沉积层序的分析研究。     

大跨度被覆结构爆炸荷载分布规律研究

为确定常规武器岩土介质中爆炸应力波作用在大跨度(20m以上)被覆结构上荷载分布,利用LS-DYNA有限元程序具体针对不同工况进行数值模拟,得出不同爆距H和爆炸偏角α下几种典型跨度拱壳结构上荷载大小变化和分布情况.计算表明,拱壳结构上荷载随时间推移逐渐由拱顶向两侧扩散衰减;荷载作用范围随结构跨度的增大而减小,当跨度达到50m时,荷载作用范围不再减小;不同爆炸偏角下,荷载分布只是随爆源相对结构偏角位置的变化而偏移,而分布形式一致.     

阿克库勒凸起于奇地区YQ3井奥陶系碳酸盐岩油气成藏研究

于奇地区是塔河油区外围重要的油气勘探地区．以成藏理论为指导，应用荧光薄片及流体包裹体分析等技术和方法，综合研究分析了于奇地区YQ3井区中下奥陶统鹰山组碳酸盐岩油气成藏条件及成藏主控因素．研究结果表明，YQ3井区鹰山组储层类型为洞穴型、裂缝．孔洞复合型和裂缝型，洞穴、溶蚀孔隙和中小型裂缝普遍发育，但洞穴充填相当严重；区域封盖和直接封盖能力较好，但海西晚期构造运动对本井区油气保存影响较大；至少发生了4次油气注入成藏期。即海西晚期、燕山期、喜山早期和喜山中期，其中最重要的油气注入成藏期为海西晚期和喜山期；油气藏形成主要受到3种因素的控制，即油气源区是控制本井区油气分布和富集的主要因素，盖层等保存条件是控制本井区油气分布和富集的关键因素，有效储集体发育程度是控制本井区油气分布和富集的重要因素．     

基于异常场的地-井瞬变电磁法正演研究

在地-井瞬变电磁正演模拟中,前人均以总场为研究对象,分析响应特征。此次选择地-井瞬变电磁异常场为研究对象,对单异常体和多异常体以及在"定源异井"和"动源定井"两种观测方式下典型地电模型进行地-井瞬变电磁法三维正演模拟。首先推导了二次磁场的扩散方程,并用有限差分法进行数值计算。通过分析以地-井瞬变电磁异常场为研究对象,认为异常场能反映目标体空间几何位置参数。研究结果表明:在不同钻孔中接收的异常响应随时间推移而衰减减弱,但异常变化特征保持不变;在不同方位布置场源得到的异常响应差异明显,根据其测量结果可判定异常体空间位置信息。最后总结影响地-井瞬变电磁异常的主要因素有:目标体的埋藏深度、目标体与钻孔之间的耦合关系以及场源的位置关系。研究结果为相关资料解释提供理论参考。     

瞬变电磁B场参数测试效果

传统的瞬变电磁信息获取方式大多采用空芯线圈和磁芯线圈形式,用以测量磁场随时间变化率,但是晚期信号往往较弱,不利于分辨异常。笔者开展了直接测量瞬变电磁法磁场参数的模拟和实测效果分析研究。首先通过对B场和d B/dt参数的响应特性分析,认为B场参数在晚期探测方面具有一定的优越性;分别采用澳大利亚产SM24瞬变电磁系统(磁通门磁探头,直接测量B场)和GDP-32仪器(感应线圈,测量感应电压)进行了实测数据的对比,在同样瞬变电磁观测装置情况下,发现采用磁通门传感器所测量B场数据比采用感应线圈测量的二次感应电压数据效果较好,即:磁通门传感器的特征频率相对较低(往往小于1 k Hz),衰减速度慢,磁场B数据与磁场变化率d B/dt场数据的幅值范围较大,受低阻覆盖层影响程度小,有利于晚期测量。研究结果表明开发和使用磁通门传感器是解决瞬变电磁精细探测的突破方向之一。     

地层压力和大直径套管抗挤压力计算

介绍了上覆地层压力和粘土吸水膨胀对套管挤压以及大直径管受外挤力失稳破坏的计算方法。解决了现场遇到的实际问题。     

不同胶结情况下套管井中声场激发谱的研究

采用实轴积分法计算套管刻度井中的声场激发谱,分析了第一、第二界面的胶结情况以及模拟地层的厚度等对井内声场的影响。数值结果显示：在套管刻度井中,模拟地层厚度的增大或第一、第二界面的胶结状况变差,该地层的外边界对井中激发谱的影响变小,在低频（小于3 kHz）情况下,当外边界半径大于0.2 m时,不管第一、第二界面胶结状况如何,该边界面对井中激发谱的影响基本可以忽略;在设计套管刻度井时,为减小模拟地层的外边界对井内声场的影响,既要考虑不同胶结情况下模拟地层的厚度问题,还应考虑声源测量频率的影响问题。     

深井“飞管止水”法处理下管事故实例分析

甘肃地矿局水勘院水文工程公司承担的甘肃能源基地地下水资源Q2勘查钻孔施工任务,在用准311钻具二开钻进到500.00m后下准273井管时,发生井管遇阻被卡事故。井管下到孔深395m处,既不能提升,又不能下到预定深度500m的位置。经过认真分析后,采用"飞管止水"法成功处理井管事故,最终使Q2井达到设计要求,圆满完成施工任务。     

地面核磁共振响应数值模拟研究

模型响应的数值计算是地面核磁共振勘探的一个重要组成部分，作者在本文中给出了地面核磁共振数值计算方法。在文中，作者借助直接数值积分方法，对回线源产生的磁场轴向和垂向分量进行计算，并采用不等间距空间坐标剖分技术，对地面核磁共振积分方程进行数值积分。利用这些计算方法，计算了在均匀导电半空间中的某一深度上，磁场的垂向分量沿轴向变化曲线，并给出了两层导电模型中存在一层含水层的地电模型的地面模磁共振响应的数值模拟结果。采用在本文中介绍的数值计算技术，可成功地进行一维含水模型地面核磁共振信号的数值计算。     

An analytical approach for cased borehole stress calculation in general anisotropic formations

We present an explicit analytical approach for calculating the distribution of stress around a circular cased borehole in a general anisotropic formation. This approach is developed based on a pure elastic cased borehole model, which can include multiple cemented concentric casing strings that are surrounded by a homogeneous anisotropic medium. The wall of the innermost casing is under the compression of borehole internal fluid pressure, and the formation can be subjected to arbitrary far‐field stresses. Every casing–cement boundary is assumed to be welded, so as the cement–formation boundary. The derived analytical solution can be applied to an arbitrary wellbore trajectory in an arbitrary anisotropic formation and is also applicable to degenerate isotropic formations. Accuracy and robustness of the analytical solution is validated through comparing its results with those calculated from the classical Kirsch solution for an isotropic example that has identical elastic properties for all materials and from a finite element method for an anisotropic cased borehole example.     

煤体静载破坏中低频磁场变化特征及产生机制研究

为了研究煤体静载破坏中低频磁场变化特征及其产生机制,进一步完善煤矿动力灾害监测预警技术,通过室内试验、现场试验研究了煤体静载破坏中低频磁场时、频谱特征,并结合微震信号提出了低频磁信号的产生机制。结果表明：煤体静载破坏中所产生低频磁场信号强度为19～156 nT,信号最大幅值、能量与试样强度、加载速度均呈正相关关系。垂直于裂纹扩展面磁场最强,平行于裂纹扩展面磁场最弱。并结果微震信号提出了低频磁场产生机制。低频磁场与微震信号具有时、频域同步性,带电裂纹面随微震信号同频振荡为低频磁场产生机制。现场放炮破煤低频磁信号由簇状脉冲信号及小幅震荡信号组成,其中簇状脉冲成分产生于炮后振动波带动带电壁面的同频振动,而小幅震荡成分是巷帮煤壁趋向新应力平衡状态时发生的横向拉伸破坏及带电煤碎屑运移、摩擦及转动的结果。     

磁偶极子存在时导电水平圆柱体的场

将磁偶极子在导电水平圆柱体的场分解为单磁极的一次场、二次场、柱内场、柱外场。然后,由两个单磁极的场叠加而得到磁偶极子的场,并编程序对总场的频率响应函数的虚实分量二次磁场分别做了计算。     

瞬变电磁法中的斜阶跃波效应及常规的几种校正方法分析

关断时间校正是瞬变电磁资料处理中的一个重要方面,针对常用的中心回线法,详细分析了瞬变场的斜阶跃波效应。斜阶跃波相对阶跃波高频迅速振荡衰减,斜阶跃波效应主要影响瞬变场的早期,表现为幅值较低,关断时间越长,影响越大。同时对常规的几种关断时间校正方法进行对比分析,结果表明:对于“全期”段数据校正宜选Eaton法,对“晚期”段数据可选Eaton法,也可选坐标移动法。在选用Fitterman法时要注意是否满足使用条件,坐标移动法的“晚期”条件,可根据实际地电参数,通过模拟实验来确定。     

南阳凹陷同生断层研究

南阳凹陷是南阳—襄樊新生代盆地的组成部分,不整合叠置在华北地块、秦岭构造带、扬子地块之上,经历了早第三纪沉降、早一晚第三纪间的隆起和晚第三纪—第四纪沉降3期活动。本文根据本区早第三纪形成、活动的生长断层参数的统计、分析了断裂长度、延深、落差间的数学关系。在分析、确定几条主要生长断层性质的基础上,结合区域地质背景,讨论了控制南阳凹陷形成的构造应力场的基本特征。对于进一步研究断层的形成机制和石油勘探工作具有参考价值。     

利用套管井补偿中子时间推移测井识别气层及侵入

根据泥浆侵入气层前后补偿中子测井响应值的变化,设计了套管井内补偿中子时间推移测井试验。结果表明,该方法对识别渗透率在(1～3)×10^-3μm²以上的砂岩气层有明显效果,为鄂尔多斯盆地上古生界低渗透砂岩可疑气层、低阻气层、泥浆污染气层的识别和老井资料复查提供了一种新的手段。