Ensemble clustering for efficient robust optimization of naturally fractured reservoirs

In the development of naturally fractured reservoirs (NFRs), the existence of natural fractures induces severe fingering and breakthrough. To manage the flooding process and improve the ultimate recovery, we propose a numerical workflow to generate optimal production schedules for smart wells, in which the inflow control valve (ICV) settings can be controlled individually. To properly consider the uncertainty introduced by randomly distributed natural fractures, the robust optimization would require a large ensemble size and it would be computationally demanding. In this work, a hierarchical clustering method is proposed to select representative models for the robust optimization in order to avoid redundant simulation runs and improve the efficiency of the robust optimization. By reducing the full ensemble of models into a small subset ensemble, the efficiency of the robust optimization algorithm is significantly improved. The robust optimization is performed using the StoSAG scheme to find the optimal well controls that maximize the net-present-value (NPV) of the NFR’s development. Due to the discrete property of a natural fracture field, traditional feature extraction methods such as model-parameter-based clustering may not be directly applicable. Therefore, two different kinds of clustering-based optimization methods, a state-based (e.g., s _w profiles) clustering and a response-based (e.g., production rates) clustering, are proposed and compared. The computational results show that the robust clustering optimization could increase the computational efficiency significantly without sacrificing much expected NPV of the robust optimization. Moreover, the performance of different clustering algorithms varies widely in correspondence to different selections of clustering features. By properly extracting model features, the clustered subset could adequately represent the uncertainty of the full ensemble.     

粉色水晶内针状包裹体的成分与分布特征研究

粉色水晶内部的针状包裹体常被认为是三组呈三方对称的金红石或蓝线石,至今未有定论。本文选取含有针状包裹体的4颗星光粉晶,利用宝石学显微镜、激光拉曼光谱仪及紫外可见分光光度计对样品进行观察与测试,以确定包裹体的分布特征及矿物种类。无损拉曼测试发现包裹体的特征振动峰949 cm-1、999 cm-1与蓝线石标准峰相匹配,可确定针状包裹体为蓝线石或与其极为相近的矿物。放大检查发现,包裹体直径约0.5μm,长度可达毫米级,近定向分布,整体上呈汇聚状,在某些位置可粗略分为三组,同组针状包裹体近似平行分布。造成六射星光的三组蓝线石立体相交,未观察到明显的三方对称关系,与水晶的结晶习性无直接关系,故认为蓝线石为先成包裹体,在水晶的生长过程中被捕获。紫外可见分光光谱仅显示粉色蓝线石的特征吸收,表明大量的粉色蓝线石包裹体对粉色水晶的粉色有一定贡献。     

国际上水资源综合管理进展

中国近年实施最严格水资源管理制度、全面推行河长制等一系列政策,不断探索完善水资源综合管理的体制和机制。为加强对水资源综合管理的认识,推动中国水资源综合管理的实施,结合国际社会对水资源综合管理认识和实践新成果,主要梳理总结水资源综合管理理念的形成过程、主要组成、实施状况、存在问题和发展趋势。结果显示:(1)随着对传统水资源管理存在分散化等问题的认识,水资源综合管理的理念逐渐形成,并已被国际社会所接受;(2)水资源综合管理实施"综合"途径管理水资源,强调通过完善实施的环境条件、机构框架、具体管理手段和稳健的水基础设施投资机制,实现用水效率、社会公平、环境可持续的均衡;(3)许多国家已把综合管理的理念和措施纳入到其水资源管理政策和体制框架设计中,并在水管理的实践过程中取得新进展;(4)国际上水资源综合管理理念和经验为进一步完善中国水资源管理提供了启示和借鉴;(5)未来水资源综合管理将进一步得到推广实施,从理念到解决具体水问题的实践过程将进一步加强,并呈现多样性和动态性特征。尽管面临由于气候变化影响和水与社会经济交互作用导致的不确定性、复杂性等问题的挑战,随着水资源综合管理的实践和水科学研究进步,水资源管理将进一步采用整体、多学科和可持续的途径,助力可持续发展目标的实现。     

基于小波分析与Mann-Kendall法的岩溶大泉动态研究

研究地下水动态是认识地下水资源的有效手段。根据1956－2013年济南岩溶泉域大气降水及地下水水位动态监测资料,采用小波分析法、Mann-Kendall趋势检验、突变检验法研究了58个水文年泉水位对大气降水的响应,可以看出:（1）大气降水和泉水位呈现出多尺度的变化特征,长时间尺度上两者的变化周期基本相同,变化周期为16年和12年,说明大气降水对泉水位有直接影响;（2）在1956—2013年,济南泉域地下水水位具有0.65 m·（10a）-1的年际显著下降趋势,但降水具有12.65 mm·（10a）-1的不显著上升趋势,说明在人为因素影响下泉水动态的影响因素的权重发生了变化;（3）大气降水在1999年发生突变,1999年之后年降水为增加趋势;而地下水水位突变年份为1967年,1967年以后水位持续降低,2004年以后水位快速上升,泉水位未来趋势应与降水保持一致,呈上升趋势,说明大气降水并非泉水动态的唯一影响因素;（4）通过建立不同时段的多元回归模型,表明近58年来地下水水位的主要影响因素由大气降水到人工开采之间的转换,同时验证了小波分析和Mann-Kendall法研究地下水动态的适宜性和可靠性,也为济南市的保泉提供了参考依据。      

电感耦合等离子体质谱法(7900 ICP-MS)测定土壤中30种痕量元素

本文中土壤样品利用HNO3-HF-HCl O4混酸消解和王水提取后,采用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)法同时测定了国家标准土壤样品中30种痕量元素(Ba、Be、Bi、Cd、Ce、Co、Cr、Cs、Cu、Ga、Hf、In、La、Li、Mn、Mo、Nb、Ni、Pb、Rb、Sb、Sc、Sr、Ta、Th、Tl、U、V、W、Zn)的含量。其测定值与标准值相符,准确度符合国家标准要求。该方法所有元素的相关系数在0.9990~1.0000之间,各元素的方法检出限均满足要求,相对标准偏差(RSD)≤10%,结果表明该方法满足土壤中痕量元素的分析要求,建立的方法样品前处理程序简单快速,线性范围宽,分析重现性好,结果准确,可以运用于大批量地质样品中痕量元素含量的同时测定。最后用已建立的方法测定了北京某地区的土壤样品,测试结果满意。     

X射线荧光光谱法测定土壤中34种主、次痕量元素

采用粉末样品压片制样,水系沉积物及土壤国家一级标准物质作为标准,使用经验系数法和散射线内标法校正元素间的吸收增强效应,用X射线光谱仪对土壤样品中的Fe_2O_3、Cao、Cl、S、As、Ba、Br、Ce、Co、Cr、Ni、Cu、Zn等34种主次痕量元素进行测定,用国家一级标准物质GBW07452(GSS-23),GBW07405(GSS-5)和GBW07404(GSS-4)分析检验准确度和精密度,分析结果与标样标准值吻合,除Cl、S、As、Br、Ce、Co、Ni、Th、Sc、Hf、Nb、Nd的精密度小于10.00%以外,其他各元素精密度均在5.00%以内,各元素检出限均满足化探要求。     

导纳函数的中国南海海底地形模型

针对目前大面积海域依然存在海深测量数据空白的问题,该文选取中国南海4°×4°(12~16°N,115~119°E)海域范围为研究区域,通过频率域上的相关性分析,得到重力异常在30~130km波长范围与研究海域海底地形的相关程度较高。以ETOPO1海深模型作为先验模型,应用导纳函数实现了在无船测数据情况下对海深的反演,最终得到1′×1′的海深模型。将反演结果与检核点进行比较发现,模型1在2 500m以上海域相对误差较小,反演精度较高;2 500m以下海域相对误差变化大,反演精度较低。无船测数据环境下,适当加入一定数量船测海深值作为控制点得到的海深模型2,相较于未加控制点的模型1,在1 000m以下水深处的标准差明显优于模型1,与检核点的差值精度最大提高了45%左右。     

大范围复杂三维场景并行绘制实时帧同步技术

针对复杂三维模型在实时绘制过程中的帧同步策略,该文提出改进。基于Windows集群开发了一种sort-first数据分布式体系结构的并行图形绘制系统;基于缓存交换技术提出一种多路并行的帧同步算法来提高集群的通信效率。在Windows集群系统上进行了验证实验,结果表明:(1)该算法较大程度地提高了集群的帧同步性能并缩短了同步重建时间;(2)集群并行系统有效地完成了大范围复杂三维GIS场景的流畅绘制显示。     

粤港澳大湾区地下水资源特征及开发潜力

粤港澳大湾区是中国开放程度最高、经济活力最强的区域之一,在国家发展大局中具有重要的战略地位,大湾区未来的发展离不开水资源的支撑和良好的水生态环境。近年来,随着大湾区经济的快速发展,人口激增,需水量上升,水资源环境问题也日益突出,水安全保障程度不足;地下水是水资源的重要组成部分,具有水量稳定、水质较好的特点,可作为重要的应急备用水源。本文从地下水资源着手,系统梳理了大湾区水资源环境条件、地下水资源状况、特征和开发利用潜力,并提出了应急后备水源地建议,得到以下认识:(1)地下水可划分为松散岩类孔隙水、碳酸盐岩岩溶水、基岩裂隙水三大类,其中松散岩类孔隙水和基岩裂隙水分布最广;(2)湾区内地下水水化学类型较为复杂,丘陵山区以HCO_3-Na型、HCO_3-Ca型及HCO_3-Na+Ca型为主,冲积平原及山间盆地以HCO_3+Cl-Na型及HCO_3+Cl-Na+Ca型为主,三角洲地区以Cl-Na型微咸-咸水为主;(3)西江、北江及东江干流构成湾区内地下水排泄的总渠道,各支流为地下水的局部排泄基准面,地下水动态变化具季节性特征;(4)地下水整体水质较好,Ⅰ-Ⅲ类水占比高达66.25%,从丘陵山区到三角洲平原,水质呈变差趋势,尤其在广州、江门、中山、东莞等城市周边水质较差,超标因子主要为氨氮、氯化物、氟化物、硫酸盐等,三角洲地区发育大量"铁质水"和"氨氮水",水质性缺水问题突出;(5)地下水开发利用程度很低,东莞及中山等城市基本未开发利用地下水,在各类地下水中,碳酸盐岩岩溶裂隙水具有规模开采的开发利用潜力;(6)综合分析相关资料,提出将广花盆地等10处富水块段作为应急水源地备选,经初步计算每年可为大湾区提供约4.18亿m~3的应急水源保障。为应对突发性水质污染及极端干旱气候等大规模供水危机,保障粤港澳大湾区用水安全,促进大湾区高质量发展,建议加强大湾区的基础水文地质调查工作,掌握地下水的水位、水质、水量的动态变化特征,精准计算可用于应急备用开采的地下水储存量。     

渤海湾盆地庙西中南洼围区原油成因类型及分布主控因素

通过原油生物标志化合物参数聚类分析,在对比沙河街组不同层系烃源岩地化特征的基础上,分析了渤海海域庙西中南洼已发现原油的成因类型、来源及其分布规律。结果表明,研究区目前已发现的原油主要有Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型3种成因类型,其中：Ⅰ型原油来源于沙三段烃源岩,主要分布在垦利6-4区和蓬莱25区,其进一步可分为Ⅰ₁和Ⅰ₂两个亚类,分别对应中高熟沙三型原油和中低熟沙三型原油;Ⅱ型原油来源于沙三段和沙四段烃源岩,主要分布在蓬莱31区;Ⅲ型原油主要来源于沙四段烃源岩,可能有少量的沙三段烃源岩贡献,主要分布在渤中36区。原油地化特征及分布规律指示研究区为近源成藏特征。综合烃源岩分布特征及断层活动性分析认为蓬莱25区和垦利6-4区原油类型主要受烃源岩控制,而蓬莱31区和渤中36区原油类型和分布受断裂和烃源岩联合控制。