海拉尔盆地乌尔逊凹陷古流体动力场数值模型

首先对地下水动力场进行数学描述，以水动力为主线，建立适合该地区的数学模型，选择正确的地质模型参数，主要采用数值计算和模拟等手段，在恢复出乌尔逊凹陷主要目的层在不同地质历史时期古水动力的基础上又恢复出古流体势的演化历史。整体上，在乌尔逊凹陷，各主要地质时期的油势演化特征为西部地区大于东部地区，乌南大于乌北，且低势区的发育有较好的继承性。最后，依据油气聚集理论，进行油气运移聚集系统的划分、油气运移方向的分析，从而得出有关研究区油气运移聚集条件的认识，主要从流体动力的角度考虑，指出有利聚集区，认为在乌尔逊凹陷苏4～苏18井区、苏132～苏17～铜2井区及巴l～巴2～巴4井区为有利油气运移聚集区。     

海拉尔盆地乌尔逊凹陷古流体动力场数值模拟

首先对地下水动力场进行数学描述,以水动力为主线,建立适合该地区的数学模型,选择正确的地质模型参数,主要采用数值计算和模拟等手段,在恢复出乌尔逊凹陷主要目的层在不同地质历史时期古水动力的基础上又恢复出古流体势的演化历史。整体上,在乌尔逊凹陷,各主要地质时期的油势演化特征为西部地区大于东部地区,乌南大于乌北,且低势区的发育有较好的继承性。最后,依据油气聚集理论,进行油气运移聚集系统的划分、油气运移方向的分析,从而得出有关研究区油气运移聚集条件的认识,主要从流体动力的角度考虑,指出有利聚集区,认为在乌尔逊凹陷苏4～苏18井区、苏132～苏17～铜2井区及巴1～巴2～巴4井区为有利油气运移聚集区。     

储层特征对水平井多裂隙增强型地热系统采热过程影响的数值模拟研究

将石油天然气行业发展很成熟的水平井多裂隙开发技术用于增强型地热系统(EGS)可显著提高EGS的经济效益。本研究建立了三维EGS水平井多裂隙物理模型, 采用CFX模拟分析了在井间距以及裂隙间距等不同储层特征条件下EGS的运行性能, 揭示了不同储层特征对于EGS储层采热过程的影响机理。研究结果表明: ①裂隙间距是影响EGS工程运行寿命和开采率的关键因素, 在相同注水流量下, 较大的裂隙间距不易形成热穿透, 系统运行寿命更长, 但降低了储层开采率; 过小的裂隙间距易形成热穿透, 系统运行寿命短, 但开采率高。②井间距对裂隙中的流体流速影响显著, 随着井间距增加, 在相同开采时间下, 产流流体的温度不断升高, 系统的寿命也会随着井间距的增加而增加, 井间距的增大也意味着储层的体积也就更大, 从而有更多的热量可供开采, 因而提高了系统的运行寿命。研究结果可以为EGS储层的建造提供理论指导, 为实现商业化开采地热能做好理论准备。      

基于离散裂隙网络法和水流数值模拟技术的地下水封洞库水封性研究

水封性是保证地下水封洞库安全运营的关键,目前研究地下水封洞库水封性的主要难点在于裂隙岩体含水层强烈的非均质性和各向异性。以某地下水封洞库工程为背景,通过实测裂隙几何参数分析裂隙发育特征,建立了研究区离散裂隙网络模型。之后对研究区进行网格化划分计算了各单元体渗透系数张量,基于对裂隙渗流基本规律的理解和假设建立了研究区高精度的非均质各向异性渗流模型,并对研究区渗透性特征进行分析。通过建立非均质各向异性渗流模型对水幕系统水封性能进行了探讨并与传统均质各向同性渗流模型进行对比分析,利用该模型可以弥补传统均质各向同性渗流模型的不足,更加准确地评价由于裂隙岩体非均质各向异性造成的储品泄漏风险。     

滇西北地区近年来应力场的数值模拟研究

建立滇西北地区三维有限元地质模型,将2009~2016年GPS速度场数据作为数值模拟的位移边界条件,模拟获取该地区的构造应力场。结果表明,在楚雄至滇西北地区整体显示张性应力区;出现由“洱源鹤庆断裂-红河断裂-程海断裂”圈起的低值张性区,区域内部张性应力明显低于外部,这种张应力低值区尤其在区域四周断裂边界处,往往是地壳断裂活动的频发区;曲江断裂北端及元谋-绿汁江断裂南端出现张性应力集中区,是今后重点关注的断裂结点。     

不同地下水流系统模式渗流场和温度场的互相影响

在地热资源丰富的地区,需要研究不同地下水流系统发育模式下渗流场和温度场的互相影响。基于二维潜水盆地多源汇的数值模拟和室内砂箱实验,改变降雨入渗强度,通过砂箱底部加温研究上下边界不同温度差条件下的渗流场和温度场的变化。研究结果表明：(1)随着降雨入渗强度加大,地下水流速增大,地下水流系统由单一区域系统向复杂的局部+区域、局部+中间+区域多级嵌套系统转化,水流对温度的再分配影响变大;(2)补给区等温线受下降水流影响下移,排泄区等温线受上升水流影响上抬,其中区域补给区和区域排泄区温度变化幅度最大;(3)砂箱底部加热后,含水层潜水面下降,地下水流速增大,流线循环深度整体变大,滞留带范围缩小。温度差是地热丰富地区的地下水流系统研究中不可忽视的驱动力。     

江苏沿江开发带地下水开采与地面沉降三维数值模拟

根据江苏沿江开发带地下水系统的水文地质机制以及地面沉降机理,在概化出江苏沿江开发带的地下水系统水文地质概念模型和地面沉降模型的基础上,建立了江苏沿江开发带地下水开采与地面沉降三维数值模型。并针对各种开采方案下地面累积沉降量最少的原则,给出了各含水层的最优开采方案。     

实验尺度下钻井液在含水合物地层流动数值模拟

钻井实践表明,钻井液侵入会改变井壁围岩特性,例如岩石强度、孔隙压力等。在非常规的含水合物地层,钻井液侵入还可能诱发地层中水合物分解和再形成,从而对井壁稳定和测井解释产生影响。因此,研究钻井液在含水合物地层中侵入流动特性有非常重要的理论和实际应用价值。基于野外水合物储层的相关数据和室内实验模拟系统,采用数值模拟方法研究了实验尺度下钻井液在含水合物地层中的侵入流动规律及其对储层物性的影响。模拟结果可为后续实验模拟方案设计以及热开采研究提供一定的指导作用。      

Numerical simulation of the Kuroshio using nested model of three-dimensional baroclinic circulation

ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＴｈｅＫｕｒｏｓｈｉｏｉｓｔｈｅｗｅｓｔｅｒｎｂｏｕｎｄａｒｙｃｕｒｒｅｎｔｉｎｔｈｅＮｏｒｔｈＰａｃｉｆｉｃａｎｄｉｓｔｈｅｃｏｕｎｔｅｒｐａｒｔｏｆｔｈｅＧｕｌｆＳｔｒｅａｍｉｎｔｈｅＮｏｒｔｈＡｔｌａｎｔｉｃ.ＴｈｅｏｒｉｇｉｎｏｆｔｈｅＫｕｒｏｓｈｉｏｉｓｔｈｅｎｏｒｔｈｗａｒｄｆｌｏｗｉｎｇｂｒａｎｃｈｏｆｔｈｅＮｏｒｔｈＥｑｕａｔｏｒｉａｌＣｕｒｒｅｎｔｗｈｉｃｈｉｓｄｉｖｉｄｅｄｉｎｔｏｔｗｏｃｕｒｒｅｎｔｓｏｎａｐｐｒｏａｃｈｉｎｇｔｈｅｗｅｓｔｅｒｎｂｏ…     

渤海湾盆地南乐地热田特征及其成因分析

为探究渤海湾盆地南乐地热田的岩溶热储特征及地热田成因机制,基于物探和地质资料,对渤海湾盆地南乐次凸地热田的热储展布规律、水化学特征、运移通道以及地温场等因素进行了剖析,构建了地热田成因概念模型。研究表明:南乐次凸地热田存在加里东、印支-海西、燕山、喜山4期奥陶系风化壳岩溶热储,顶板埋深1 427~2 135 m,有效厚度累计46.2~91.7 m;具有良好的盖层,地温梯度高达3.04~3.24℃/hm,地下水类型为SO₄+Cl-Na+Ca-B型;地热田形成于较高的大地热流、渤海湾陆内裂陷盆地-东濮凹陷西斜坡带背景下,受西部太行山区和东部鲁西南山区裸露基岩大气降水的共同补给,进入基岩的冷水深部循环受到热流的"热折射""热流再分配"效应以及兰聊断裂摩擦生热等的共同加热、增温,沿区域内不整合面以及断裂向上运移、富集,最终形成了以奥陶系为热储的传导型地热田系统。南乐次凸地热田奥陶系岩溶热储可采地热资源量为1.02×109 GJ,折合标煤3.50×107 t,可满足供暖面积12.37×104万m2,具有良好的开发市场前景。研究成果对南乐地热田乃至渤海湾盆地的岩溶热储开发利用具有较好的指导意义。      

注入流体诱导应力场模拟计算

对油气井压裂改造时,向井眼内注入大量流体,井筒周围应力场重新分布,主要通过积分形式求解,过程繁杂,且对应力场的影响因素分析较少.利用拉氏变换,以流固耦合控制方程和应力平衡方程等为基础,结合注入流体诱导应力场的积分形式解,在定压条件下推导内、外边界拉氏变换解;利用Stephfest拉氏数值反演方法对变换解进行数值求解.数值模拟结果表明,切向应力场在最小水平主应力方向上变化较大,距离井壁越近,注入流体诱导的切向应力场值越大,随着距离增加,其值变小;在一定条件下(如地应力差较小),切向应力场发生反转,使得压裂裂缝转向.切向应力场与注入时间、流体黏度和地层渗透率等因素有关:延长注入时间、增加注入体积、较低的液体黏度和较高地层渗透率有利于使切向应力场增加,诱导切向应力场发生反转,有利于人工裂缝转向.     

Numerical simulation of wave field in the South China Sea using WAVEWATCH III

Wave fi elds of the South China Sea(SCS) from 1976 to 2005 were simulated using WAVEWATCH III by inputting high-resolution reanalysis wind fi eld datasets assimilated from several meteorological data sources. Comparisons of wave heights between WAVEWATCH III and TOPEX/Poseidon altimeter and buoy data show a good agreement. Our results show seasonal variation of wave direction as follows: 1. During the summer monsoon(April–September), waves from south occur from April through September in the southern SCS region, which prevail taking about 40% of the time; 2. During the winter monsoon(December–March), waves from northeast prevail throughout the SCS for 56% of the period; 3. The dominant wave direction in SCS is NE. The seasonal variation of wave height H s in SCS shows that in spring, H s ≥1 m in the central SCS region and is less than 1 m in other areas. In summer, H s is higher than in spring. During September–November, infl uenced by tropical cyclones, H s is mostly higher than 1 m. East of Hainan Island, H s 2 m. In winter, H s reaches its maximum value infl uenced by the north-east monsoon, and heights over 2 m are found over a large part of SCS. Finally, we calculated the extreme wave parameters in SCS and found that the extreme wind speed and wave height for the 100-year return period for SCS peaked at 45 m/s and 19 m, respectively, SE of Hainan Island and decreased from north to south.     

琼东南盆地陵水区中央峡谷水道沉积数值模拟

深水峡谷是当今海洋油气勘探领域的研究热点。南海西北部琼东南盆地的中央峡谷已部署了多口深水钻井来勘探沉积充填的岩性油气藏,然而,由于这些探井数量相对有限、井间距离大以及地震资料分辨率较低,峡谷内砂体的叠复关系、边界接触关系以及沉积演化等问题尚不清楚,严重制约着储层空间分布与储层物性的精细刻画。对琼东南盆地陵水区中央峡谷开展了沉积数值模拟研究,根据研究区具体地质背景建立了地质模型和数学模型,通过流体动力学软件ANSYS FLUENT正演模拟了多个沉积期次和多套砂组在不同初始条件（如物源和入流速度）下的浊流沉积几何形态,包括砂体平面分布特征和隔夹层分布特征。模拟结果表明:峡谷平直段内,浊流受底床摩擦力的持续影响,流速降低且湍流强度减弱,使得较粗颗粒可沉降于底床,细颗粒可随浊流头部涡流悬浮;峡谷狭窄段内,浊流头部的湍流较强,侵蚀峡谷壁并使峡谷走向发生偏移,悬浮颗粒受离心力作用形成溢岸沉积;峡谷内砂体展布具有垂向分异性,砂体内部泥岩以夹层为主,厚度一般较小且横向连续性差。与现有地震、钻井资料的对比分析显示本次数值模拟结果具有有效性。本研究成果揭示了中央峡谷不同沉积期次和不同砂组的沉积水动力学过程,进而预测了砂体的空间展布特征,为储层物性预测提供了坚实支撑。      

Numerical simulation of seepage flow field in groundwater source heat pump system and its influence on temperature field

Energy utilization in the aquifers is a new technology closely related to development of heat pump technique. It is significant for the flow distribution to be predicted in the aquifer surrounding the Groundwater Source Heat Pump System （GSHPS）. The authors presented a new concept of ＂flow transfixion＂ by analyzing general features of aquifers, and then discussed interaction of the flow transfixion with the beat transfixion, which has practical significance to projects. A numerical model of groundwater flow was established based on the basic tenets of water-heat transferring in the aquifer. On this basis the flow field and the temperature field of GSHPS for a site in Shenyang City were numerically simulated. The basis of the flow transfixion was obtained; it was discussed for the influence of the flow transfixion on the heat transfixion. To a certain extent, the study offers some reference for the projects＇ design of GSHP in the studied area.     

Numerical simulation of seepage flow field in groundwater source heat pump system and its influence on temperature field

Energy utilization in the aquifers is a new technology closely related to development of heat pump technique. It is significant for the flow distribution to be predicted in the aquifer surrounding the Groundwater Source Heat Pump System (GSHPS). The authors presented a new concept of "flow transfixion" by analyzing general features of aquifers, and then discussed interaction of the flow transfixion with the heat transfixion, which has practical significance to projects. A numerical model of groundwater flow was established based on the basic tenets of water-heat transferring in the aquifer. On this basis the flow field and the temperature field of GSHPS for a site in Shenyang City were numerically simulated. The basis of the flow transfixion was obtained; it was discussed for the influence of the flow transfixion on the heat transfixion. To a certain extent, the study offers some reference for the projects' design of GSHP in the studied area.     

区域气候模式RegCM3对中国夏季降水的模拟

利用意大利国际理论物理中心（ICTP）最新发布的区域气候模式RegCM3检验我国包括青藏高原地区夏季降水的模拟能力。初始值及边界值取自美国国家环境预测中心（NCEP）和国家大气中心（NCAR）的全球再分析资料。模式积分时间为2005年5月1日到2005年8月31日,考虑到模式的“spin-up”时间,只对6月1日-8月31日的模式结果进行分析。模式水平分辨率取为60km,范围包括整个青藏高原在内的我国及周边地区（14°-55°N,70°-140°E）。结果表明：RegCM3具有模拟我国夏季降水主要分布特征的能力,尤其在观测站点稀少的青藏高原地区可提供局地降水分布的较可靠信息。模式较好地模拟了包括整个青藏高原在内的我国区域降水的月际尺度变化和空间分布等基本特征,但对我国东南地区的夏季降水模拟能力有待进一步提高。     

西藏错那地热田水化学特征与物源机制

错那县位于西藏自治区山南地区南部、喜马拉雅山脉中段,是我国重要的边境口岸。为了研究错那地区地热田的水化学特征与物源机制,通过对研究区的温泉点水样的水化学数据进行化验分析,结合研究区的地热地质条件,使用piper三线图和Gibbs图等分析了水化学特征和物质来源。在阐明几种主要的地热温度计原理和适用条件的基础上,利用各种地球化学温度计和多矿物平衡图解法对研究区地下热水进行了温度估算。基于综合分析,最终得出热储温度为117℃左右,分析出地下热水的水化学类型以HCO₃-Na型为主,并进行了相应的地热资源评价。这有助于查明地下热水物质来源,探明该地区地热资源,以便在今后为该地区的地热资源开发利用提供技术支持,同时也推动了生态环境的保护和能源结构的逐步改变。