基于局部加密非结构化网格的三维电阻率法有限元数值模拟

总结了目前常用的结构化网格及其局限性,分析了非结构化网格对复杂地质体边界的适应性和Delaunay三角化算法及其网格加密策略,提出了一种新的局部节点加密方法,实现了对复杂模型的完全非结构化四面体全自动剖分,给出了三维直流电阻率模拟中四面体网格的质量评价标准和最优指标.计算和分析表明,数值解在点电流源及附近的奇异区精度最低,网格加密策略可以有效地减少其影响,极大地提高数值解的精度.本文提出的局部节点加密策略计算量最小,对精度的改善也优于经典方法.在精度要求苛刻或模型十分复杂时,局部体积加密策略和二次单元是高精度模拟的可靠保证.     

基于电场矢量波动方程的三维可控源电磁法有限单元法数值模拟

从可控源电磁法的基本原理出发,推导了基于电场矢量波动方程的三维边值问题,利用广义变分原理,把边值问题转换为变分问题,并引入散度条件,避免了伪解的出现,使有限元计算在理论上更加完备.在准静态近似条件下,把水平电偶极子在空中和大地的远区电场闭合表达式作为有限元计算中的区域外边界条件,解决了边界条件加载的困难;把应用于地震模拟中的伪delta函数引入到可控源电磁法中的三维有限元模拟中,消除了源点的奇异性,提高了方程组的稳定性.通过对均匀大地和层状介质模型的模拟,检验了程序的正确性,并对典型的地质体模型进行了数值模拟,分析了其变化规律.     

轴对称地层中高分辨率阵列侧向测井信赖域反演法

本文研究轴对称地层中高分辨率阵列侧向测井(HRLA)的多参数信赖域反演方法.首先对前期HRLA的有限元正演方法进行改进,提出基于叠加原理和并行直接稀疏求解器PARDISO的快速正演方案,更适合于反演计算.将HRLA反演问题转化为非线性最小二乘问题,利用信赖域算法求解.为提高反演速度,推导了目标函数对优化参数偏导数的具体计算公式.对典型地层模型,与已有文献中Jacobi预条件共轭梯度法(JCG)计算结果比较,发现PARDIDO比JCG快10倍以上,验证了本文正演程序的正确性与高效性.利用信赖域算法求解了电阻率四参数反演和传统的三参数反演.研究结果表明:并行直接稀疏求解器PARDISO能有效求解此类HRLA正演问题,对6次不同探测深度的测井模拟,所形成的有限元刚度矩阵完全相同,只须进行一次矩阵分解,大大加快了正反演的速度.信赖域算法收敛速度快,且具有全局收敛性.HRLA的信赖域反演结果几乎不依赖于初值的选取,从较差初值出发仍能得到满意的反演结果.另外信赖域算法抗噪能力比较强,即使对测井数据添加信噪比为10dB(甚至5dB)的高斯白噪声,仍能通过反演得到较为准确的地层参数.     

中国大陆科学深钻井下参数随钻记录与回放系统

阐述了中国大陆科学深钻工程中实现井内井斜角、压力、温度等参数测试的重要意义;结合大陆科学深钻预研究项目的各项指标要求,对井下仪器设计的技术难点进行了分析,确定了该测试系统的总体设计思路.在大陆科学深钻现场的试验表明,随钻测量系统能满足井下高温、高压和强振动等恶劣工作环境下的高精度测试,获取了钻井轨迹的连续参数.与国外相关仪器对比结果表明,不仅检测结果正确、精度高,而且还具有起钻和下钻过程中的双重测试效果,另外该仪器在测试井斜的同时,还可监视泥浆温度、压力的变化,由于实现了随钻检测,因而无需为测斜而停钻,大大减少了辅助作业时间和钻井费用.     

辽东辽河群大石桥组碳酸盐岩稀土元素地球化学及其对Lomagundi事件的指示

2.33～2.06Ga期间发生了全球性大气圈充氧作用及其相关的占δ~(13)C_(carb)正异常,被称为Lomagundi事件.2.2～2.174Ga的辽河群大石桥菱镁矿及其围岩显示了δ~(13)C_(carb)正异常,是运用REY(REE+Y)指纹技术研究Lomagundi事件的良好对象.本文研究表明,6件白云岩围岩样品∑REE为0.988×10-6～2.744×10-6;Y/Ho比值为37.9～49.4(平均42.5±4.7);(La/La~*)_(SN)为1.075±0.317,(Gd/Gd~*)_(SN)为1.390±0.166,均为正异常;HREE富集(Nd_(SN)/Yb(_SN)=0.38～0.78).所有上述特征与现代海水REY配分模式一致,表明这些样品记录了Lomagundi时期海水的REY特征.6件菱镁矿样品∑REE为4.549±2.239,高于围岩白云岩;HREE弱亏损(Nd_(SN)/Yb_(SN)=1.141±0.265),Y/Ho平均值为40.2±3.2;(La/La~*)_(SN)为0.657～1.149(平均0.919±0.203),(Gd/Gd~*)_(SN)=1.036±0.081,正异常程度弱于白云岩,但仍显示以海水来源为主.矿体顶板滑石白云岩∑REE含量最高(10.758);页岩标准化稀土配分模式为平坦型,(Eu/Eu~*)_(SN)正异常高达1.97,Gd和Y正异常最小,Y/Ho比值最低(31.3),(Nd/Yb)_(SN)为0.89,显示受后期热流体交代影响.菱镁矿(Sm/Yb)_(CN)值(2.61±0.45)高于白云岩(1.19±0.27),指示海水由深变浅,大石桥菱镁矿及其围岩白云岩REY主要来自陆源溶解物,洋底热液贡献微弱,制约REY特征的主导因素为大气圈-水圈的性质,如fO_2,pCO-2等.白云岩和菱镁矿(Ce/Ce~*)_(SN)值平均分别为1.11±0.13和1.04±0.08,表明2.2～2.174Ga期间大陆风化作用加剧,海水呈碱性,pH值＞8.2.2.33Ga前的化学沉积物(Eu/Eu~*)_(SN)＞1.53,2.06Ga后的化学沉积物(Eu/Eu~*)_(SN)＜1.53,大石桥组白云岩和菱镁矿(Eu/Eu~*)_(SN)均值分别为1.44±0.11和1.58±0.20.表明2.2～2.174Ga时海相沉积物(Eu/Eu~*)_(SN)≈1.53,2.33～2.06Ga是地球水圈-气圈系统由还原向氧化转变的关键时期.     

低温氮、磁化综合处理钻头使用性能提高的X射线 和电子显微技术分析研究

在地质钻探和石油钻井中,钻头都是非常重要的钻进工具。其技术特性,特别是硬度和耐磨性与钻探的技术经济指标,即与机械钻速、钻头进尺和每米钻探成本直接相关。为了提高钻头的工作性能,俄罗斯南方国立技术大学提出了综合低温淬火、磁化回火处理钻头的方法。经过综合处理后,钻头体、复合片底座和钎焊层的硬度分别提高了30%、3%和22%。野外钻进试验结果表明,经过低温液态氮和磁化综合处理的与未经综合处理的钻头相比,每次试验钻头进尺都有提高,总体上钻头进尺提高了222%,取得了很好的钻进效果。并对取得的效果进行了X射线和显微技术分析。     

绿沸石基复合材料对河道水中氨氮去除效果研究

以绿沸石、硅藻土、膨润土、牡蛎壳为主要原材料,包衣机制粒后马弗炉焙烧制成绿沸石-硅藻土(GZD)、绿沸石-膨润土(GZB)、绿沸石-牡蛎壳(GZO)等3款球状氨氮吸附材料。探究造孔剂-粘结剂配比、物料配比、焙烧温度、焙烧时间对污水中氨氮的吸附量和材料散失率的影响,通过吸附动力学、吸附等温线、氨氮去除率、材料散失率试验探讨其吸附机理。并设计了简易装置,用实际河道水样对比分析了3款复合材料与块状绿沸石原矿对氨氮的吸附效果和重复利用次数,对处理效果最佳的GZD中的主要材料绿沸石和硅藻土进行了SEM和XRF表征。结果表明:GZD的氨氮吸附效果最佳,制备条件为造孔剂、粘结剂、绿沸石、硅藻土的质量比为1.2﹕5﹕9﹕1;在500℃下焙烧3 h;GZD对氨氮的吸附符合准二级动力学,用Freundlich等温线比Langmuir等温线更适合描述其吸附过程;GZD对实际河道水样进行5次吸附再生后仍具有明显效果。     

带地形高频大地电磁法有限元数值模拟

随着中深度地球物理勘探的迫切需要,以美国EH-4电导率成像系统为代表的高频大地电磁法在我国地球物理勘探行业应用越来越广泛,其勘探深度在地下1000 m以浅,频率范围10 Hz～100 KHz.本文研究了带地形的高频率大地电磁法有限元高精度、快速数值模拟.首先利用广义变分原理推导出电磁场的有限元方程,编制了双线性和双二次插值有限元程序,对典型山谷和山脊地形的数值模拟结果进行了分析,得出了一些有意义的结论.     

基于非结构化网格的2.5-D直流电阻率自适应有限元数值模拟

2.5-D直流电阻率有限元数值模拟中,模型的剖分及加密主要通过手动实现.另外,采用的单元类型比较规则如矩形单元等,不易实现复杂模型的模拟.为解决上述问题,文中提出了一种自适应有限元算法.算法中采用稳健的后验误差估计来自动预测下一次网格的单元尺寸,直到设定的迭代条件满足为止.另外,采用非结构化三角形单元实现了任意复杂模型的灵活剖分.基于此,利用垂直接触面模型分析和对比了不同自适应策略的效率.通过对比发现,点源附近的单元得到了加密以消除源的奇异性.另外,对于任意一种策略,有限元结果均能最终收敛到精确解.最后,模拟了两个模型：2-D单个异常体模型和2-D地形模型.     

基于MapX的最优路径分析

现有基于MapX的最优路径分析,对于TAB格式数据拓扑信息的提取方法单一,且未考虑导航特征。该文结合道路导航特点,提出了一套基于MapX的最优路径分析解决方案。首先由TAB格式数据提取拓扑信息,为最优路径分析奠定数据基础;然后针对导航的特征,即最优路径分析的起点和终点可能出现在道路网外,着重讨论了对于Dijkstra算法的拓展。