Estimates of effective permeability for non-Newtonian fluid flow in randomly heterogeneous porous media

An understanding of the interplay between non-Newtonian effects in porous media flow and field-scale domain heterogeneity is of great importance in several engineering and geological applications. Here we present a simplified approach to the derivation of an effective permeability for flow of a purely viscous power–law fluid with flow behavior index n in a randomly heterogeneous porous domain subject to a uniform pressure gradient. A standard form of the flow law generalizing the Darcy’s law to non-Newtonian fluids is adopted, with the permeability coefficient being the only source of randomness. The natural logarithm of the permeability is considered a spatially homogeneous and correlated Gaussian random field. Under the ergodic hypothesis, an effective permeability is first derived for two limit 1-D flow geometries: flow parallel to permeability variation (serial-type layers), and flow transverse to permeability variation (parallel-type layers). The effective permeability of a 2-D or 3-D isotropic domain is conjectured to be a power average of 1-D results, generalizing results valid for Newtonian fluids under the validity of Darcy’s law; the conjecture is validated comparing our results with previous literature findings. The conjecture is then extended, allowing the exponents of the power averaging to be functions of the flow behavior index. For Newtonian flow, novel expressions for the effective permeability reduce to those derived in the past. The effective permeability is shown to be a function of flow dimensionality, domain heterogeneity, and flow behavior index. The impact of heterogeneity is significant, especially for shear-thinning fluids with a low flow behavior index, which tend to exhibit channeling behavior.     

残积土抗剪强度的环剪试验研究

残积土风化剧烈,研究其大变形下的工程特性很有必要。利用环剪仪的试验特点,可以研究土体在较大剪切位移下抗剪强度的变化规律。通过对残积土残余和峰值强度的环剪试验测定和对试验数据的整理与对比分析,得到了含水率与残余强度指标之间的关系,证明大变形下残积土具有浸水软化的特性;从应变阈值角度分析了残积土应变软化的性质,不同剪切位移下的残积土具有不同的抗剪强度,所研究的残积土达到峰值强度对应的应变介于0.02～0.06之间,而到达基本稳定的残余强度所需要的应变介于0.06～0.20区域内。研究还发现,矿物成分不同直接影响到残积土的残余强度,是残积土不均匀性的内部因素     

湖冰厚度遥感反演进展与展望

湖冰是对气候变化十分敏感的冰冻圈水文变量,起到调节区域气候和湖泊生态系统的作用,并作为一种自然资源服务于冰上生产生活。湖冰覆盖和湖冰厚度是研究湖冰过程的关键变量,目前大多数湖冰研究集中在湖冰覆盖领域,湖冰厚度领域由于缺乏实测资料和专门的遥感观测平台还存在诸多空白,大量缺资料地区湖冰厚度仍处于未知状态,亟待方法和数据上的突破与创新。本文综述了近20年国内外湖冰厚度遥感反演领域的进展,介绍了各类反演方法的原理机理及主要优缺点,其中被动微波遥感方法具有良好的时间分辨率但空间分辨率较粗,难以覆盖中小型湖泊;基于SAR影像的主动微波方法空间分辨率较高但物理机制复杂,可靠性有待进一步验证;基于测高雷达的主动微波方法观测时段较长,物理机制明确,易于拓展到无实测资料湖泊,但空间覆盖相对有限;热红外遥感方法时空分辨率较好,但容易受云和湖冰表面积雪的影响,反演精度和可靠性有待提升。在此基础上,本文分析湖冰厚度遥感反演领域面临的主要挑战和发展方向包括：（1）厘清湖冰表面积雪相关的物理过程;（2）实现大范围实测冰厚和遥感资料的集成;（3）实现多源遥感冰厚反演方法的交叉融合。     

斜坡地基静力触探试验离散元分析

通过二维离散元模拟斜坡地基静力触探试验,研究试验过程中锥尖阻力的变化以及斜坡地基的宏微观力学响应。结果表明:归一化锥尖阻力峰值在坡角较小时无明显提升,在坡角足够大时提升明显,稳定值随着坡角增大略微减小,说明斜坡边界对表层土力学性能影响明显,而对深层土影响较弱;锥尖贯入过程中,斜坡地基探杆两侧土体变形不对称,坡上一侧膨胀,坡下一侧压缩,不对称性随着坡角增大而增大;贯入到表层时,探杆两侧微观接触力链不对称,坡上一侧具有更大应力,但当贯入到深层时力链趋向于对称,其临界深度随着坡角增大而增大,与坡角呈近似线性关系。     

珠江口盆地低阻油层饱和度评价方法

珠江口盆地的低阻油层具有高泥质含量、低电阻率以及低产能的特点, 其真实含油饱和度的确定存在很大的困难。首先分析了区域低阻油层的地质成因, 指出地层束缚水含量高, 以及由此形成的发达的导电网络是导致油层低阻的主要原因;在此基础上, 利用多种适合于泥质砂岩地层的饱和度模型进行计算, 并根据密闭取心资料, 重点分析了在不同地层条件下, 对岩样含油、水饱和度进行脱气校正、压实校正、体积系数校正以及漏失校正的方法;并结合核磁共振测井, 对测井计算的含水饱和度进行标定。结果显示, 低阻油层的含水饱和度平均在70%以上, 且印度尼西亚公式计算的含水饱和度与岩心校正后的饱和度以及核磁束缚水饱和度吻合均很好, 因此印度尼西亚公式是最适合本区域低阻油层的饱和度评价模型。     

四川东北部地区一次强风暴过程的特征分析

2007年4月29日在川东北地区发生了一次强风暴天气过程。本文利用大气综合观测和NCEP/NCAR再分析资料,研究了这次强风暴过程发生前的天气形势和物理量场的结构特征。根据多普勒天气雷达和卫星云图资料,分析了风暴的演变过程及结构。研究表明:过程发生前在风暴区上空,低空存在暖平流、高空有冷平流,行星边界层能级低,对流层整层热力差动平流结构十分明显。卫星云图上有中尺度对流云团活动。雷达监测显示:在降雹前有悬垂回波、中气旋和有界弱回波区存在,具有典型超级单体风暴的部分结构和特征。      

黄土丘陵沟壑区典型流域土地利用变化对水沙关系的影响

以黄土丘陵沟壑区内相邻的2条支沟(桥子东沟和桥子西沟)为研究对象,基于遥感影像获得土地利用数据,利用水文站1986-2004年观测的次降雨-径流-泥沙过程资料,研究了小流域土地利用变化(主要以增加水土保持措施为主)对径流输沙的影响。结果表明:在黄土丘陵沟壑区,增加土地利用/土地覆被能够有效地减少小流域的径流量、产沙量;在次降雨量、降雨强度较小,土地利用变化不明显的情况下,两流域次降雨水沙关系差异不显著,在次降雨量、降雨强度较大和土地利用变化明显时,两流域次降雨水沙关系差异显著,坡耕地改梯田的农田水利建设可能是导致水沙变化的主要原因。     

济阳坳陷北部断陷湖盆陆源碎屑滩坝成因类型、分布规律与成藏特征

湖相滩坝砂体作为油气重要储集体类型之一,在中国东部渤海湾盆地古近系断陷湖盆中广泛发育, 其形成发育与盆地特定的演化阶段和构造-地貌背景密切相关。文章以济阳坳陷北部为例,根据盆地结构与地 貌背景将断陷湖盆滩坝分为开阔湖盆缓坡型滩坝、水下潜山台地型滩坝和潜山凸起周缘型滩坝３种成因模式。 不同构造-地貌背景下的滩坝砂体沉积特征与分布规律不同,由此导致隐蔽圈闭类型与成藏特征、成藏潜力与 有利勘探区带的差异性。开阔湖盆缓坡型滩坝规模相对较大,物性较好,主要隐蔽圈闭类型为地层超覆圈闭和 岩性圈闭,成藏潜力大;水下潜山台地型滩坝发育不整合遮挡圈闭、地层超覆圈闭和岩性圈闭;潜山凸起周缘 型滩坝可以形成陆源碎屑与碳酸盐碎屑滩坝２种成因类型,主要隐蔽圈闭类型为地层超覆圈闭和岩性圈闭,成 藏潜力相对较小。     

南京创意产业集聚区分布特征及空间效应研究

以南京为研究对象,通过对35个创意产业集聚区空间分布特征的分析,认为南京创意产业集聚区以改造产业类历史空间、依托创新源和沿景观资源等三种空间发展模式为主,创意产业集聚区的发展不仅加快了城市空间结构优化,而且通过城市空间景观塑造、城市历史环境重生和传统产业空间置换发挥着积极的空间效应。     

郑庄油区长6储层特征及其综合评价

据野外踏勘、钻井取心、录井和测井等资料,对研究区储层特征进行了综合研究。结果显示,该区长 6储层主要为成分成熟度较低的长石砂岩,其物源可能主要来自花岗岩区,部分来自沉积岩和变质岩区;沸石粒间溶孔和长石粒内溶孔是研究区储层的主要孔隙类型;储层物性影响因素主要包括其物质组成、沉积微相和成岩作用。该区储层可划分为4类,其中优质(Ⅰ类)和较好(Ⅱ类)储层主要分布在分流河道、河口坝微相或溶蚀孔隙发育的地区。研究成果为进一步制定合理的开发方案及剩余油挖潜等提供了基础依据。