塔里木盆地北部油气运移二维二相数值模拟分析

油气运移和聚集过程实际上是油（气）水饱和度知疏导层的变化过程，盆地中油（气）二相流动问题的研究就是对这一过程的定量描述，本项研究是在前人工作基础上，考察压实作用造成骨架变形来推导新的二维二相流动方程，它容描述异常压力演化与二相流动于一式，在模拟方法上采用有限分析的数值方法，这应用于新疆塔里木盆地北部地区，展示了该区异常压力、含水饱和度弥散状扩散效应以及流速场在地质历史时期动态模拟演化特征；指出了该     

泥浆侵入致密气层双侧向电阻率变化模拟研究

井眼压力高于地层压力会导致泥浆侵入,电阻率测井响应受到泥浆侵入的影响而不能真正反映地层的电阻率特性。笔者依据双侧向电阻率测井的基本机理,气-水两相渗流方程及传导对流方程,进行仿真模拟,得到泥浆侵入高矿化度致密气层的二维轴对称模型。研究含水饱和度、地层电阻率以及深浅侧向井壁电场分布随侵入时间的变化规律。研究发现:随着侵入时间的增加,含水饱和度增大,地层电阻率减小;泥浆侵入对致密气层深浅侧向测井响应都产生一定的影响,导致致密气层深浅侧向电阻率幅度差比常规储层深浅侧向电阻率幅度差大,幅度差峰值出现较早。     

二维圆柱坐标下FDTD法对多频电磁波测井的数值模拟

在介质围绕Z轴旋转对称的情况下,三维直角坐标下的麦克斯韦方程可变成两组分别对应TM波和TE波的二维柱坐标下的偏微分方程.采用线圈作为电磁波测井的发射器和接收器的时候,可采用TE波对应的方程,这时相当于磁极子的情况.而采用电偶极子作为发射和接收器的时候,则对应TM波的方程.采用时间和空间均为二阶精确的有限差分方法,将偏微分方程进行差分化.这样,空间的电磁场可由时间域有限差分法(FDTD)来求解.     

二维起伏地表直流电场插值法数值模拟

本文提出了一种采用插值法实现边界条件的有限差分数值模拟新方法, 地表函数通过三次样条插值能很好的拟合真实地表形状。其地表边界条件的实现思想是在地表法线方向上寻找一个与地表点位于同一等位线上的点, 该点通过周围点插值来建立离散方程。采用不规则四边形距离加权插值法使插值形式统一化。在水平地表情况下做的数值解与解析解的对比分析表明: 该方法的计算精度适合要求, 对山谷模型的实例计算也得到了视电阻率与地形成镜像对称的结果。     

二维起伏地表条件下坐标变换法直流电场数值模拟

针对有限差分方法处理不规则边界难的问题,引入曲化平的思想,实现了一种新的基于坐标变换法的起伏地表条件下直流电场数值模拟方法.通过坐标变换,将物理空间的直流电场满足的基本方程和边界条件变换到计算空间;在计算空间内,利用有限差分方法对变换后的方程和边界条件进行数值分析;最后,将计算结果由计算空间映射回物理空间.精度分析及计算实例表明:本文提出的算法精度高,计算误差主要集中在源附近,且当源离地表较近时平均相对误差在1.0%以下;计算结果满足起伏地表条件下电位及视电阻率的分布规律.     

盆地烃类运移二维二相流动数学模型分析与应用实例

从地质固体系统与流体系统相互作用所形成的能量流、物质流的观点，系统地论述了建立烃类运移主要控制方程，即烃水两相拉格朗日型异常地层压力方程和饱和度方程，研制了开发了烃类运移数值模拟系统，阐明了该耦合系统的要素功能和求解方法，提供了改善系统模拟精度的措施，最后介绍了该模拟系统在松辽盆地东南隆起某测线的应用实例。     

基于GIS泥石流二维数值模拟

为了模拟泥石流的运动规律,预测降雨诱发的泥石流到达距离和泛滥范围,减少和避免泥石流引起的灾害,给出了一个模拟泥石流运动的二维数值模型。由于GIS中的栅格网络数据可以直接作为有限差分的网格,二维数值模型可用有限差分来求解。模型应用于2003年7月20日发生在日本九州南部熊本县水俣市宝川区集村的泥石流。模拟再现了这个真实泥石流的传播和泛滥的过程,并与实际检测结果很吻合,验证了这个深度积分的二维数值模型的有效性和实用性。模型可用于预测泥石流的流动距离和泛滥范围,以及泛滥范围内的危险房屋和路段,也可以用于泥石流灾害的风险性分析。     

泥浆不落地技术在DY-4井中的应用

通过对水基和油基泥浆不落地系统的研究分析,总结了2种不落地系统的处理流程与核心技术,结合DY-4井的实际情况,设计了一套基于普通固控系统的泥浆不落地处理方案,并完成了方案的实施。改造后的不落地系统,由于舍去了泥浆池和沉淀池,整个泥浆循环、净化、回收过程均未发生泥浆外渗,十分环保。     

风沙环境下沙漠路基风蚀破坏数值模拟研究

基于Fluent气固两相流,运用 湍流模型,对风沙环境下沙漠路基的风蚀破坏规律进行数值模拟研究。分析路基不同横断面下风沙流扰动、增速、减速、恢复的过程,以及路基障碍物的存在对风沙流扰动后造成的风速减弱区和恢复区,总结路基坡面特征点的风速变化规律,与现场实测结果作比较,二者具有很好的一致性。研究结果表明,不同路基横断面下风速减弱区和恢复区的分布对路基高度变化敏感,受边坡坡率的影响较小,不同路基高度、不同边坡坡率下路基沿程风速变化明显不同。边坡坡率一定,随路基高度的增加,路基周围流场扰动被增强,迎风坡坡顶风速增大显著,背风坡坡底风速下降愈明显;路基高度一定时,边坡坡率越小,路基沿程风速变化越平缓。当边坡坡率为1:3时,路基模型高度由1m增加到3 m时,迎风坡坡顶风速增加12%,背风坡坡底风速降低约80%。建议为避免沙漠路基的风蚀破坏,路基高度不宜太大,边坡坡率较小为宜。     

平面二维泥石流数值模拟方法的探讨

本文提出了泥石流二维平面流动方程组，基于研究泥石流堆积泛滥的流速与泥深分布图像的构思，笔者应用有限差法进行了数值解，其计算结果与实测结果基本吻合。     

低孔渗储层井周油藏侵入模拟及阵列感应电阻率校正方法

泥浆滤液侵入渗透性地层会改变井周地层流体的原始分布状态,使井周地层电阻率发生变化、储集层电测井响应失真。本文基于油水两相渗流理论和水对流扩散理论,应用数值模拟方法构建地层模型,研究低渗储层泥浆侵入过程中井周地层矿化度、含水饱和度、电阻率变化特征及井周油藏分布特征。对不同渗透率地层泥浆侵入的数值模拟结果表明:在低渗透储层,相同侵入时间内,随着地层渗透率的增加,泥浆侵入深度增加,且同一侵入深度的含油饱和度减小;随着侵入时间的增加,井周地层水矿化度、含水饱和度和地层电阻率的侵入剖面前缘均发生明显的变化。结合3口井的泥浆侵入数值模拟分析,发现阵列感应测井响应特征及其电阻率的幅度差异受泥浆侵入时间和侵入深度影响。不同流体性质层段的井周油藏动态演化规律模拟结果表明,井周油藏的变化情况与储层流体性质有明显关系。利用实例井侵入模拟结果与阵列感应测井响应的相关性,构建了侵入深度的计算公式;根据侵入阶跃剖面,利用几何因子理论构建了原始地层电阻率计算公式,用以辅助储层电阻率校正。正确认识井周地层泥浆侵入特征及井周油藏的分布情况有助于提高阵列感应测井评价储层的准确性。     

基于二次场二维起伏地形MT有限元数值模拟

通过计算二次场来进行二维大地电磁数值模拟;导出了二维大地电磁二次场的微分方程,利用有限单元法来解微分方程;对矩形网格进行对角线的二次剖分,更容易且真实地模拟起伏地形。对几个典型模型进行了试算,与前人总场法的计算结果做了比较,两者视电阻率曲线一致,证明本文算法是正确的;通过2个简单的算例说明复杂地表下2种极化模式的MT观测资料都有明显的异常,视电阻率在TM模式下比TE模式更易受地形影响,TE模式下视电阻率曲线形态与地形呈"正相关",TM模式下反之。     

钱塘江口涌潮的二维数值模拟

应用二维有限体积法、Osher格式及间断拟合法,计算了钱塘江河口涌潮产生、发展到消亡的全过程。该算法能保证水量和动量守恒,且能适应水深巨大变化和动边界。根据钱塘江涌潮的特点,可将其合理概化为一线潮。在网格尺寸较大情况下,计算的一线潮仍保持高分辨率,能准确满足水力学间断条件,且计算量小,可以在微机上实现。在对某实测半日小潮进行率定后,对随后的大潮进行了验证计算,涌潮的主要特征(如涌潮高度、移速、水位和流场等)与实测资料符合良好,证实了模型的合理性和模拟能力。     

无结构网格上二维浅水流动的数值模拟

提出在无结构网格上建立有限体积高性能格式族的统一框架,通过引入跨单元界面法向数值通量的逆风分解,将一维Osher、TVD两种通量分裂格式自然地推广至二维浅水方程组。给出了各种情况下浅水方程组有限体积法边界处理的计算公式。最后,利用该格式对穹包溢流、陆地动边界和河口潮流三个问题进行计算。结果表明,这类守恒格式具有高精度、无振荡性以及处理复杂流态过渡、自动捕俘间断和模拟陆地动边界的功能。     

反调节水库非恒定流数值模拟

采用二维水深平均方程组作为控制方程,利用边界拟合法进行坐标变换,采用有限体积法计算反调节水库的流场。在计算中,由于已知上游泵站抽水流量及下游枢纽供水流量,且上下游均找不到水位流量关系,上下游边界均为流速边界条件,没有压力边界条件,解不惟一,所以采用全水库水量平衡方程作为补充方程来补充定解条件。     

气体钻井转水基钻井条件下泥页岩水侵规律

运用数学模型和实验模拟,开展了针对气体钻井转水基钻井条件下泥页岩近井壁地带的水侵规律研究.通过数学模型对该条件下的水侵过程进行模拟,得到了泥页岩近井壁地带内的含水饱和度和孔隙水(气)压力分布,并依据含水饱和度计算出水侵距离,对水侵范围进行了预测.同时,运用西南石油大学国家重点实验室欠平衡钻井室自主研发的欠平衡钻井多功能...     

Rock Mass Behavior Under Hydropower Embankment Dams: A Two-Dimensional Numerical Study

Sweden has more than 190 large hydropower dams, of which about 50 are pure embankment dams and over 100 are concrete/embankment dams. This paper presents results from conceptual analyses of the response of typical Swedish rock mass to the construction of a hydropower embankment dam and its first stages of operation. The aim is to identify locations and magnitudes of displacements that are occurring in the rock foundation and grout curtain after construction of the dam, the first filling of its water reservoir, and after one seasonal variation of the water table. Coupled hydro-mechanical analysis was conducted using the two-dimensional distinct element program UDEC. Series of the simulations have been performed and the results show that the first filling of the reservoir and variation of water table induce largest magnitudes of displacement, with the greatest values obtained from the two models with high differential horizontal stresses and smallest spacing of sub-vertical fractures. These results may help identifying the condition of the dam foundation and contribute to the development of proper maintenance measures, which guarantee the safety and functionality of the dam. Additionally, newly developed dams may use these results for the estimation of the possible response of the rock foundation to the construction.     

基于泊松方程的空间波数混合域二度体磁异常数值模拟

正演数值模拟是反演成像的基础。为了实现磁法勘探精细化反演成像与定量解释,本文利用把一个大问题分解为多个小问题的思路,提出一种基于泊松方程的高效、高精度空间波数混合域二度体磁异常数值模拟方法。该方法利用傅里叶变换把二度体磁位偏微分方程转换为一维常微分方程,并采用基于二次插值的一维有限单元法求解该方程,进而通过反傅里叶变换得到空间域磁异常。在模型算例中,分别设计截面为矩形的常磁化率和变磁化率二度体模型,针对本文算法的计算精度和计算效率进行了验证。模型算例结果表明：该算法计算精度高,相对误差绝对值均小于1%;计算速度快,网格节点剖分2 501×2 501的模型模拟时间为4.18 s;适用于任意复杂地形模型。     

TSP断层模型数值模拟

隧道在施工开挖中会遇到各种地质问题,其中以断层和软弱带居多,目前隧道地质预报主要采用TSP(tunnel seismic prediction)系统进行。虽然TSP技术应用广泛,但目前对它的研究工作主要集中于工程应用实例,采用正演模拟方法进行的研究较少。笔者采用有限元方法模拟隧道地震波场,采用波场快照与时间记录相结合的方法研究断层对隧道地震波场传播的影响,并对含断层模型的时间记录进行了反演处理,得到了数值模型的速度云图和反射层位图。数据处理结果表明:采用TSP Win软件默认值处理得到的速度云图与模型设定的断层位置一致;根据反射层位图,对异常速度带的层状模型来说,P波预报的准确性更高。研究表明,TSP系统具有良好的抗噪性能。通过对工程实例的处理,验证了数值模拟所得结论。