含有硬包裹体分布的非均质岩石水力压裂特性研究

基于完全流-固耦合的弹塑性理论给出了水力压裂数值计算的弥散裂缝模型,其中材料的弹性部分采用线弹性本构关系,塑性部分采用摩尔-库仑破坏准则及强化准则。依据当前的有效应力状态修正渗透系数来模拟压裂液在裂缝中的流动。渗透系数的修改使用双曲正切函数,并采用平均有效应力作为水力裂缝的起裂判据。在ABAQUS软件中通过用户自定义程序添加了该模型。根据岩石的切面照片建立了含有硬包裹体分布的非均质岩石的有限元计算模型,模拟了中心点注水条件下的水力压裂传播过程,讨论了在常应力状态下非均质岩石中开裂区域、典型位置的应力路径变化和裂缝传播范围随时间变化的特点。进行了多种条件下含有硬包裹体分布的岩石材料的数值试验,得出了基岩材料的弹性模量、凝聚力和渗透系数以及注水速率对峰值注水压力、平均注水压力和裂缝开度的影响规律。     

冻融循环对固化污泥力学及微观结构特性影响

冻融循环作用会改变固化污泥工程特性,影响固化污泥堆体稳定及安全。在封闭系统下对固化污泥进行冻融循环试验,每经历一次冻融循环,就测定固化体的无侧限抗压强度、渗透系数等工程指标,并根据试验结果选取试样进行扫描电镜和压汞试验。研究结果表明：第1次冻融循环作用使固化污泥强度衰减30%,渗透系数增大80%,随后变化幅度逐渐降低;经过约6次冻融循环后,固化污泥强度衰减幅度高达50%,渗透系数增加约1个数量级,随后基本保持恒定,渗透系数的变化较无侧限抗压强度变化表现出微弱的滞后性。随着冻融循环次数的增加,固化污泥孔隙体积逐渐增大,固化污泥强度逐渐降低,渗透系数逐渐增大。在封闭系统下,固化体内部水分结冰引起的总膨胀体积恒定,固化污泥内部水分分布均匀。当冻融循环作用达到一定次数后,孔隙体积不再持续增大,只是在空间上重新融合分布,使各参数逐渐达到恒定状态。研究成果对寒区污泥固化填埋的安全处理处置提供技术参数和指导。     

基于水平集法的非均质岩石建模及水力压裂传播特性研究

基于水平集法的基本思想,讨论了含有不同类型包裹体分布的岩石的二维和三维有限元建模方法。对于二维有限元模型的建立,考虑了以椭圆形为例的规则包裹体的周期分布、位置及包裹体大小均随机变化的多种情况。建议了包裹体和基岩之间界面的材料特性过渡处理方法。同时给出了含有非规则形状包裹体的建模方法。对于三维有限元模型的建立,则考虑了以任意大小椭球体为例的包裹体分布情况。该种建模方法的优点是对于不同的含有任意分布的包裹体的岩石试件,均可以采用相同的有限元网格,即,材料特性的变化不受有限元网格的制约。该法缺点是增加了计算资源。最后结合基于弥散裂缝模型的水力压裂数值计算方法,模拟了含有不同包裹体分布的岩石试件的水力压裂传播特点。     

渝东北地区WX2井页岩气赋存特征及其勘探指示意义

为了深入研究渝东北地区龙马溪组页岩气赋存特征,该文以WX2井页岩高温高压等温吸附及覆压孔隙度实验数据为 基础,通过误差最小原则挑选了适合研究区的吸附模型,并基于孔隙度随有效应力变化关系建立游离气模型,综合分析了 吸附气、游离气及总含气随埋藏深度的变化特征。研究结果表明：WX2井页岩不同温度下过剩吸附量随着压力增大,均呈 现先增大后减小的趋势,随着温度的升高,最大吸附量逐渐减小,而校正后的绝对吸附量随压力增加,先迅速增大后增速 放缓,且用D-A模型拟合绝对吸附量数据平均误差最小,基本可以反应研究区页岩真实吸附过程。页岩样品在加压过程中 孔隙及微裂隙会逐渐闭合,卸压时绝大部分会重新打开,存在部分塑性变形造成的不可逆损伤,但不可逆损伤所占比重较 轻。不同方向样品孔隙度与有效应力之间具有负指数关系,富含层理页岩平行样品较垂直样品具有更大的初始孔隙度以及 更强的孔隙应力敏感性。页岩气赋存特征综合受控于储集层特征、吸附能力、温度及压力等因素,其中温度对吸附气和游 离气含量为负效应,储层压力为正效应;吸附气、游离气及总含气量均遵循先增大后减小的总体趋势,其中吸附气及游离 气含量分别主要受控于温度及储层压力。此外,临界深度上下,页岩吸附态与游离态相对含量发生变化,其对页岩气富集 评价具有重要意义。     

沉积学研究热点与进展:第32届国际沉积学会议综述*

第32届国际沉积学会议(32nd IAS Meeting of Sedimentology)于2016年5月23—25日在摩洛哥马拉喀什召开, 来自43个国家和地区的360余名学者参加了本次会议。综述研究表明, 会议研究热点为陆相沉积环境、浅水沉积与滨岸潮汐、深水沉积与事件沉积、碳酸盐与化学岩沉积、沉积过程与盆地分析、成岩作用与油气储集层等研究领域。会议主要研究进展表现为: 波浪再悬浮作用(wave resuspension)与异重流(hyperpycnal flows)是陆架边缘斜坡快速进积的主要因素;海啸发生周期为14~35, ka, 后积层理(backset-bedding)为海啸沉积识别标志;海底滑坡多由海底地震、天然气水合物泄露等触发, 其块状搬运沉积物(MTD)包括滑塌头部、滑动底面、滑塌主体以及滑塌后期浊流沉积;玄武岩等基岩的风化作用提供硅与富镁碱性水, 有利于菱沸石与白云石的形成;受构造作用影响, 隆起剥蚀区与沉积区可互为转化;物源性质、供给量及搬运或分散过程控制了沉积面貌(源汇系统);构造活动直接控制可容纳空间变化、地貌变化、源区剥蚀速率、沉积物供应速率等。最后, 本文对比了中外沉积学发展差异, 讨论了中国沉积学发展方向。     

大数据在地质资料管理与服务中“落地”问题分析

大数据已成为继云计算、物联网之后新的IT热词。大数据与每个人的生活息息相关。地质资料数据包括了基础地质、矿产、地球物理、地球化学等丰富的信息,对国家、社会具有巨大的潜在应用价值和保存价值。地质资料管理与服务如何与大数据技术更好地结合,产生更大的价值,值得研究。以基层地质资料馆为例,分析地质资料管理与服务的现状及需求,探索如何借鉴大数据思维,改进地质资料管理与服务工作,实现地质数据高效管理,有效地挖掘,使宝贵的地质资料数据发挥出更大的社会使用价值。     

中国古代天文图的主要成就与贡献探讨

本文在编写《中国近代地图志》天文图篇的基础上,系统地梳理了中国古代天学家在创立“浑天说”,制造观象仪,实施天文观测和天文大地测量,制作天文图等方面的杰出成就。始于战国时期“石申夫”编制的第一个恒星表,汉代“张衡”创建的“浑天说”和世界第一台“浑天仪”,唐代“张遂”首次完成全国13个点的天文大地测量;元代郭守敬完成27个点的纬度“四海测验”与“水准测量”等,以及迄今发现的《战国前随县曾侯乙墓漆箱盖天文图》、《西汉壁画墓四象二十八宿星图》、《敦煌星图》、《苏州石刻天文图》、《过洋牵星图》、《恒星屏障图》和《赤道南北两侧总星图》等均为同时代世界首创古天文图,并以科学的天文图制作方法,展示出中国古地图大家庭中的佼佼者风范,在中国传统地图学发展过程中做出了重要贡献。     

利用GOCE卫星观测数据反演地球重力场模型

利用GOCE卫星约6个月的重力梯度数据和约1 a的几何轨道数据,联合解算250阶次的地球重力场模型TJGOCE01。GOCE重力梯度数据的低频误差采用ⅡR数字滤波器处理,粗差采用阀值法和移动窗口阀值法组合探测与剔除。直接在梯度仪坐标系中建立GOCE卫星的重力梯度观测方程,采用改进的短弧边值法建立几何轨道观测方程。两类观测值的权根据其先验精度确定,采用Kaula规则约束的正则化方法解算法方程。解算的TJGOCE01模型相对于EIGEN6C2模型在250阶次的大地水准面误差和大地水准面累积误差分别为19.4 mm和177.9 mm。北美地区GPS水准观测数据的检验结果表明,TJGOCE01模型的中误差为0.544 m,略优于欧空局公布的同阶次的第二代时域法和空域法解算的GOCE重力场模型。     

雷州半岛土壤渗透性及其与地下水补给关系

对雷州半岛土壤渗透性进行了分析,并结合地形地貌、降雨入渗补给情况,识别地下水潜在补给区。雷州半岛土壤渗透性空间差异较大,饱和渗透系数变化范围为 0.04~8.83 m/d。总体而言,半岛南部、遂溪西北部渗透性较好,中部较差。土壤渗透系数受到土地利用类型、土壤粒径、土壤有机质等的影响。随着土壤中值粒径和有机质含量的增加,土壤渗透系数增加。不同土地利用类型,其土壤平均渗透性优劣表现为：荒地＞桉树林＞甘蔗＞菜地＞菠萝＞其他林地＞香蕉＞苗圃＞坡稻＞水稻田。降雨入渗补给系数南北高、中间低,随着土壤渗透系数增加而提高。半岛南部石茆岭和石板岭一带,地势高,坡度较缓,同时土壤渗透性和降雨入渗补给系数相对较高,为雷州半岛地下水潜在补给区。     

西拉木伦河断裂在松辽盆地下部的延伸

西拉木伦河断裂作为华北板块与西伯利亚板块的最终缝合线,其西段的展布较为明确,但其东段尤其是在松辽盆地下部的延伸一直没有定论.本文通过对松辽盆地西部边界嫩江-八里罕断裂、中央断裂构造性质的研究,证实它们都具有左行走滑剪切的特征,据此初步提出了西拉木伦河断裂在松辽盆地下部被嫩江-八里罕断裂和中央断裂左行错移的认识.结合已报道的松辽盆地基底高精度锆石年龄数据,松辽盆地南部重力异常特征、MT剖面以及地壳和岩石圈厚度特征,认为西拉木伦河断裂在松辽盆地下部沿开鲁-通辽-科尔沁左翼中旗-长春-线展布.