流体力学参数控制反问题的控制论求解方法

提出一种求解流体力学参数控制反问题的新思路--控制论方法。将流体力学参数控制反问题纳入控制论范畴,提为分布参数系统的最优控制问题,并提出应用计算机辅助优化法实现求解。以一个矩形坝非均质渗透系数反演问题为例,用所提方法进行了求解。研究结果表明,应用控制论方法求解参数控制反问题是合理可行的,是研究反问题的新思路。与其它参数控制反问题求解方法相比,用计算机辅助优化法求解参数控制反问题简单易行,且适应性强,为拓广流体力学参数控制反问题的工程应用提供了可能。     

数值模拟在砂岩型铀矿流体运移机制研究中的应用

砂岩型铀矿是一种主要赋存于盆地砂岩中的后生铀矿床。流体的运移在铀成矿过程中起到关键作用,是铀活化、迁移和富集的主要介质,因此流体运移机制的研究对于建立成矿模型具有重要意义。文章首先阐述了盆地流体的一般运移机制,再梳理了国内外数值模拟在砂岩型铀矿流体运移机制中的研究现状,最后通过数值模拟实例分析,研究盆地在隆升过程中对流体运移的影响。研究表明,流体动力学数值模拟是研究砂岩型铀矿流体运移机制的有效手段,能够为成矿规律的研究提供技术支持。     

原地破碎浸出试验时溶浸液垂向入渗过程的数据模拟

本文通过原地破碎浸出试验时溶浸液运动规律的分析,将溶浸过程中溶浸液的运动分为非饱和带内垂向入渗和饱和带内水平向径流两个主要阶段,并建立其相应的数学模型,还对溶浸液的垂向入渗过程进行了数值模拟。     

流体孔隙剪切变形与岩石圈层状运动机理

在岩石圈层状滑移系统中,如大陆地壳俯冲叠置构造、逆冲推覆断层、拆离断层、滑坡等系统,近于水平的断裂带上存在许多有一定压力的流体孔隙。如果这些流体孔隙是密闭的,便可看成液压千斤顶的液缸。那么,断层面以上滑移体的重量S_T不仅被断裂带上的固体支撑,也受孔隙液体举托力F_f支撑。设F_f与S_T之比为R,那么R就是一个描述滑移体滑移运动难易程度的重要参数。R值越大,滑移体越容易被移动（推动）。而岩石圈中层状滑移系统滑脱面的剪切变形可以显著地改变该参数的大小,从而对层状滑移运动产生深刻的影响。设剪切面上孔隙流体平均压强初始值为P₀,剪切角为α,剪切变形后的平均压强为P（α）,R（α）-α间存在下式的函数关系:R（α）=（R₀P（α））/（P₀cosα）由此可见,R（α）与P（α）正相关,与剪切角α也正相关。P（α）与剪切角α的函数关系目前还难以给出,但剪切过程中,流体孔隙压强保持不变的恒压过程是常见的,即P（α）=P₀。将该等式代入上式（1）,即可获得下式:R（α）=（R₀）/（cosα）,[P（α）=P₀,即恒压过程]由此作出恒压剪切过程的R（α）-α图解。从而发现,恒压剪切过程中,只要滑脱面上密闭流体孔隙存在初始压强,即R₀>0,那么,R（α）随α增长,当剪切角α达到一定程度,R（α）迅速超过1;R₀越大,实现R（α）>1所需的α值越小;反之,所需的α值越大。由此证明,密闭流体孔隙经过恒压剪切变形,导致R（α）>1的基本规律。非恒压过程总体规律不变。R（α）>1意味着层状滑移体完全被孔隙流体的浮托力支持。从而揭示岩石圈俯冲——推覆体及拆离机理和滑坡爆发的可能机制。     

宾汉钻井液圆管轴向层流压降的数值计算

在计算宾汉钻井液在钻具中的层流压降时,需要求解一个非线性方程,以往通常使用近似公式进行计算。对于求解这个非线性方程,提出了一个数值迭代算法,并对该算法的收敛性进行了证明,给出了最大迭代步数的上限值。理论分析和大量实际算例表明：本文算法具有非常稳定的收敛性和非常快的收敛速度,并且能够给出压降的精确计算值。     

Numerical modeling of multiphase fluid flow in deforming porous media: A comparison between two- and three-phase models for seismic analysis of earth and rockfill dams

In this paper, a fully coupled numerical model is presented for the finite element analysis of the deforming porous medium interacting with the flow of two immiscible compressible wetting and non-wetting pore fluids. The governing equations involving coupled fluid flow and deformation processes in unsaturated soils are derived within the framework of the generalized Biot theory. The displacements of the solid phase, the pressure of the wetting phase and the capillary pressure are taken as the primary unknowns of the present formulation. The other variables are incorporated into the model using the experimentally determined functions that define the relationship between the hydraulic properties of the porous medium, i.e. saturation, relative permeability and capillary pressure. It is worth mentioning that the imposition of various boundary conditions is feasible notwithstanding the choice of the primary variables. The modified Pastor–Zienkiewicz generalized constitutive model is introduced into the mathematical formulation to simulate the mechanical behavior of the unsaturated soil. The accuracy of the proposed mathematical model for analyzing coupled fluid flows in porous media is verified by the resolution of several numerical examples for which previous solutions are known. Finally, the performance of the computational algorithm in modeling of large-scale porous media problems including the large elasto-plastic deformations is demonstrated through the fully coupled analysis of the failure of two earth and rockfill dams. Furthermore, the three-phase model is compared to its simplified one which simulates the unsaturated porous medium as a two-phase one with static air phase. The paper illustrates the shortcomings of the commonly used simplified approach in the context of seismic analysis of two earth and rockfill dams. It is shown that accounting the pore air as an independent phase significantly influences the unsaturated soil behavior.     

Fann 50SL流变仪测试高粘流体爬杆问题的机理研究及解决方法

Fann 50SL高温高压流变仪作为经典的钻井液流变性能测试仪器,为高温钻井液体系的研发发挥了巨大的作用。但采用原装的Fann 50SL流变仪做高粘流体的流变性能测试时,发现流体容易出现爬杆的现象,这个问题会导致测试数据不准确,实验的重复性较差,甚至会由于上爬的样品污染外转筒轴承,导致轴承锈死和驱动电机烧毁的严重问题。通过分析这类流体的流动特性和Fann 50SL的测量原理,找出了影响高粘流体测试数据准确性的原因,并据此设计了2款防爬杆结构,实际安装在Fann 50SL流变仪上使用后,有效地解决了高粘流体的爬杆问题。     

显微激光拉曼光谱测定单个包裹体盐度的实验研究

水溶液激光拉曼光谱上 O-H 展宽区(2800～3800 cm~(-1))对盐浓度的改变非常敏感,通过计算显微激光拉曼光谱的偏移参数,就可以确定包裹体溶液(室温)的盐度。已有实验证明这种方法适合于标准溶液。人工合成流体包裹体作为天然包裹体的参照物,可以被用来验证许多涉及流体包裹体的假设的有效性,人工合成包裹体是检验激光拉曼光谱测定单个流体包裹体盐度可行性的关键。本文采用 Sterner 等(1984a)提出的方法,在50MPa/100 MPa,500～600℃范围内合成纯 H_2O 体系及 NaCl-H_2O 体系的包裹体,利用合成包裹体对单个流体包裹体盐度的激光拉曼光谱测定进行较为系统的研究。结果表明这种方法确定单个不饱和流体包裹体盐度是可行的,而且较精确(相差 1％±),是一种快速、简便、无损的盐度测定方法。     

广西金牙金矿床成矿流体地球化学

１矿床地质概况广西金牙金矿床位于桂西坳陷西林—百色断褶带北部,凌云隆起东侧边缘。矿区出露地层有二叠系、下三叠统和中三叠统。矿体主要赋存于中三叠统百逢组的浊积岩系中。载金矿物主要为毒砂和黄铁矿。矿床的形成经历了沉积期和热液期（又分早、晚两期）,热液晚期...     

青海赛什塘铜矿床流体包裹体研究

对青海赛什塘铜矿床内与成矿有关的矽卡岩中石榴子石、透辉石及硫化物石英脉中流体包裹体的岩相学、显微测温学和显微激光拉曼光谱分析等的研究结果表明,流体包裹体有富液相、富气相和含子矿物多相包裹体3种类型;早期矽卡岩阶段均一温度436～562℃,盐度为34 wt ％～45wt％NaCl eqv.,代表了高温、高盐度岩浆流体;退变质阶段均一温度322～419℃,盐度为15wt ％～39 wt％NaCl eqv.;硫化物阶段均一温度235～366℃,盐度5wt％～36wt％NaCl eqv..激光拉曼光谱分析结果表明,包裹体中气相成分以CH4、H2S、CO2和H2O为主.成矿流体属于中高温、高盐度的NaCl-H2O-CO2-CH4体系,在290～360℃之间发生了强烈的流体沸腾作用,导致大量的金属硫化物沉淀,成矿流体的沸腾作用是导致铜矿床形成的重要因素.     

宾汉流体的触变性及球体绕流阻力

通过推导和实验,建立了宾汉触变流体的屈服应力及不沉降最大球体直径随浑水静止历时增长而变化的公式;建立了宾汉触变流体运动的Navier-Stokes方程,求解该方程时,导得了球体在宾汉触变流体中沉降时的绕流阻力及阻力系数公式。用各种来源的宾汉触变体浑水的流变试验资料及X射线屏幕上观测球体运动的试验资料验证上述公式,取得了良好的结果。     

Numerical Simulation of Fluid Migration during Ore Formation of Carboniferous Exhalation-Sedimentary Massive Sulfide Deposits in the Tongling District, Anhui Province

Numerical simulation of fluid migration during the ore-forming process of the Carboniferous exhalationsedimentary (Sedex) massive sulfide deposits in the Tongling district shows that fluid and thermal activities in lying-wall rocks were limited to a small area around the main draining passage, which led to weak mineralization and alteration in the lying-wall rock. Temperature and fluid fields indicate that mineralization and alteration in the lying-wall rock of the Sedex-type deposits are usually weaker than those of volcano-hosted massive sulfide deposits. Fluid migration involves the following processes: seawater penetrating and leaching the lying-wall rocks, then mixing with ascending hydrothermal fluids in the main draining passage, and finally jetting into seafloor. Although fluid activity-influenced area is rather small,the content of metals leached out from the lying-wall rocks is high enough to form large-scale ore deposits. Tensional contemporaneous faults accompanied with strong heat flows controlled the formation and distribution of Sedex deposits.The tensional tectonic regime on the northern margin of the Yangtze block during the Hercynian provided Sedex deposits with a prerequisite geodynamic condition.     

Application of Stochastic Fracture Network with Numerical Fluid Flow Simulations to Groundwater Flow Modeling in Fractured Rocks

ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＧｒｏｕｎｄｗａｔｅｒｏｒｆｌｕｉｄｆｌｏｗｍｏｄｅｌｉｎｇｉｎｆｒａｃｔｕｒｅｄｒｏｃｋｓｉｓａｃｏｍｐｌｉｃａｔｅｄｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌａｎｄａｐｐｌｉｅｄｔｏｐｉｃ.Ｂｏｔｈｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｌｙａｎｄｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌｌｙ ,ｉｔｉｓｉｍｐｏｒｔａｎｔｉｎｍａｎｙｆｉｅｌｄｓｓｕｃｈａｓｇｅｏｌｏｇｉｃａｌａｎｄｈｙｄｒｏｇｅｏｌｏｇｉｃａｌｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ,ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄｐｅｔｒｏｌｅｕｍｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎ…     

661铀矿床流体包裹体特征及成矿流体来源探讨

本文利用显微测温学和激光喇曼光谱方法,研究了661铀矿床与铀成矿作用有关的脉石矿物(萤石、石英和方解石)中的流体包裹体。结果表明,成矿早期脉石矿物中的流体包裹体均一温度为130~250℃,盐度为1.65%~3.44%(NaCl),密度为0.81~1.01 g/cm3;成矿晚期流体包裹体的均一温度为95~150℃,盐度为1.48%~1.64%(NaCl),密度为0.88~0.96g/cm3。这些资料揭示出该矿床的成矿流体为中低温、低盐度、中等密度热液。激光喇曼光谱气相成分分析主要为H2O,未见其他气体成分。明显不同于岩浆热液矿床中的包裹体特征及其成矿流体的性质,结合该矿床成矿地质特征、氧同位素及区域铀矿床成矿物化条件等资料,进一步分析推断成矿流体的水可能主要来自大气降水。     

PHP-CORESMART无固相冲洗液在风化煌斑岩地层中的应用

风化煌斑岩是一种水敏性不稳定地层,钻进过程中常常引起孔壁坍塌,造成卡埋钻等孔内事故。根据风化煌斑岩地层岩性特点及钻进时遇到的问题,对风化煌斑岩地层冲洗液护壁技术进行了大量的试验研究工作,研制了PHP-CORESMART无固相冲洗液。该冲洗液由PHP、Na-CMC和CORESMART等配制而成,是一种具有较强抑制性和成膜性的冲洗液体系,在九瑞矿集区风化煌斑岩地层中应用,取得了比较满意的技术经济效果。     

陕西省双王金矿床成矿流体特征及其地质意义

双王金矿位于陕西省太白县西南部,矿床赋存于秦岭泥盆系地层中。双王金矿床8号、9号、7号、5号、6号、2号矿体内热液矿物流体包裹体系统研究表明:成矿早期、主成矿期和成矿后期包裹体均一温度主要范围分别为300～463℃、220～340℃和100～279℃。主成矿期成矿流体具有低盐度(2.1%～22.7%NaCleqv)、富CO2和含有N2、CH4等气体的特征。从矿区东部向西部成矿压力有逐渐降低的趋势,流体体系趋于开放。成矿流体来源较为复杂,以岩浆水和变质水为主,后期有大气降水的混入。包裹体的多样性及演化特征和角砾岩型矿化特征显示双王金矿床成矿流体具有不混溶性特征,成矿压力约为100～170 MPa。流体的减压沸腾是导致金沉淀成矿的重要原因。     

河北丰宁大西沟金矿流体地球化学研究

笔者利用显微测温、成分及氢氧同位素测试对大西沟金矿流体包裹体参数以及成矿流体性质进行了较为深入的探讨,结果显示,大西沟金矿与矿化关系密切的石英中,包裹体可以分为气体包裹体、气液包裹体、液体包裹体3种类型,其中气液包裹体、液体包裹体最为常见.包裹体均一温度主要集中在175℃～275℃,盐度为2%～7%,流体密度为0.804～0.959g/cm3,成矿深度为1.01～2.24 km.流体包裹体气相成分主要为H2O和CO2;包裹体液相成分中阳离子以Na+为主,Ca2+、K+次之,阴离子以SO42-、Cl-为主,仅含微量的F-.石英中δO水值是2.1%～5.8‰,δD值为-87‰～-103.67‰.反映成矿流体来源于岩浆水与大气降水.通过气体逸度的计算,大西沟金矿成矿流体中金主要以[Au(HS)2]-络合物的形式迁移,混合作用和热液蚀变作用是导致金沉淀与富集的主要因素.     

无固相冲洗液在深溪锰矿施工中的应用

贵州深溪锰矿普（详）查区钻探钻遇较为复杂的水敏性地层、破碎性岩层,在合理选择好钻探设备、钻进参数和正确操作的前提下,选用PHP-GSP和GPLS植物胶两类无固相冲洗液,有效地预防了钻孔缩径、孔壁坍塌,降低了钻具与孔壁的摩擦阻力,从而达到了预防孔内事故的目的;同时还提高了机械钻速、减少了冲洗液材料运输量,提高了钻探经济效益;此外还具有环保等优点。介绍了PHP-GSP和GPLS植物胶无固相冲洗液的作用机理、配制方法及使用注意事项等。     

甘肃省鹿儿坝金矿流体包裹体研究:对流体演化和成矿机制的探讨

西秦岭地区矿产丰富,金资源储量巨大.国内学者对于该区域的众多金矿床开展了大量成矿流体性质及来源的研究工作,但是并没有形成统一的认识;此外,西秦岭礼(县)—岷(县)成矿带,合作—鹿儿坝—崖湾金、汞、锑多金属成矿亚带的成矿流体研究工作比较薄弱.鹿儿坝金矿床为该成矿带的一个代表性金矿床,其赋存于三叠统浊积岩建造中,属于微细粒...     

境外某钾镁盐矿钻井液试验与实践

介绍了境外某钾镁盐矿地层岩性及其特殊性，通过20余组钻井液现场配方试验和使用，分析了不同钻井液对不同含盐地层的溶蚀原因，经配方改进和优化，总结出了石盐层、钾石盐层、光卤石层等可溶性岩盐地层的钻井液适宜性配方，保证了该矿区含盐地层钻探护孔和取心质量，提出了钻井液改进方向。