大尺寸真三轴煤岩水力压裂模拟试验与裂缝扩展分析

水力压裂是一项广泛应用于低渗煤层的卸压增透技术。为了深入研究煤岩受力、天然裂缝、泵注排量对水力裂缝扩展规律及空间结构的影响,采用大尺寸真三轴水力压裂试验系统、压裂液中添加示踪剂等方式,在真三轴条件下对大尺寸煤岩进行了水力压裂试验。通过剖切压裂试样描述了水力裂缝扩展和空间展布规律,分析了裂缝宽度与应力之间的关系,并初步探讨了煤岩水力裂缝网络的形成机制。结果表明:(1)水力裂缝自割理处起裂并沿割理扩展、连接割理,进而形成复杂的裂缝网络结构;(2)水力裂缝受应力条件作用明显,当最大水平主应力和垂向应力相近,且远大于最小水平主应力时,易形成复杂的裂缝形态;(3)煤岩天然裂隙的存在是形成裂缝网络结构的前提,泵注排量对裂缝网络的形成也有重要影响;(4)煤岩裂隙在局部区域影响水力裂缝转向、分叉,但最终水力裂缝在扩展过程中逐渐转向至最大主应力方向;(5)水力压裂过程中,裂缝宽度的变化不仅与煤岩所受应力有关,还受到压裂液排量、天然裂缝等因素的影响。研究结果可以为煤岩裂缝网络的形成机制、现场施工参数的选取提供技术支持。     

延川南区块深部煤层气U型分段压裂水平井地质适用性研究

深部煤层渗透性普遍较差,直井压裂开发单井产量低效果不甚理想,而U型水平井分段压裂开发煤层气技术已取得很好的效果。该项技术试验前必须进行适合该井型的地质评价。以鄂尔多斯盆地东缘延川南区块为例,首先分析影响水平井压裂产能的地质因素,主要为单井控制资源量、储层渗透性和煤层气解吸难易程度,其中单井控制资源量受含气量和煤层厚度影响,渗透性与煤层埋深、构造及煤体结构等有关,碎裂煤发育区渗透性相对好。而后假定吸附性能不变的前提下,利用数值模拟方法分别模拟了不同渗透率、含气量和煤层厚度条件下水平井压裂的产气情况,模拟结果表明水平井压裂后累计产气量与渗透率、含气量、煤层厚度正相关。最后在经济效益评价的基础上,查明适合水平井压裂的地质条件:渗透率>0.25×10–3μm2,含气量>12.3m3/t,煤层厚度>2.9m。该地质适用性评价标准在现场得到广泛应用,并收到了良好的开发效益。      

空天地网一体化智慧监测体系在耕地保护执法监管平台中的应用

智慧自然资源监管是当前自然资源信息化建设的重要方向。基于遥感卫星动态监测、无人机航测、视频监控、移动互联网、物联网、智能感知、大数据分析应用的空天地网一体化监测体系的发展为智慧监管系统的建设提供了技术基础。本文以山东省日照市耕地保护执法监管平台为例,探索空天地网一体化智慧监测体系在自然资源监管中的应用,进一步提高耕地保护监测监管的工作效率,为相关决策提供智能化和科学化服务。     

湖泊富营养化响应与流域优化调控决策的模型研究进展

湖泊富营养化是全球水环境领域面临的长期挑战,富营养化响应与流域优化决策模型是制定经济和高效调控方案的关键.然而已有的模型研究综述主要集中于模型开发、案例应用、敏感性分析、不确定性分析等单一方面,而缺少针对非线性响应、生态系统长期演变等最新湖泊治理挑战的研究总结.本文对数据驱动的统计模型、因果驱动的机理模型和决策导向的优化模型进行了综述.其中,统计模型包含经典统计、贝叶斯统计和机器学习模型,常用于建立响应关系、时间序列特征分析以及预报预警;机理模型包含流域的水文与污染物输移模拟以及湖泊的水文、水动力、水质、水生态等过程的模拟,用于不同时空尺度的变化过程模拟,其中复杂机理模型的敏感性分析、参数校验、模型不确定性等需要较高的计算成本;优化模型结合机理模型形成“模拟优化”体系,在不确定性条件下衍生出随机、区间优化等多种方法,通过并行计算、简化与替代模型可一定程度上解决计算时间成本的瓶颈.本文识别了湖泊治理面临的挑战,包括:①如何定量表征外源输入的非线性叠加和湖泊氮、磷、藻变化的非均匀性?②如何提高优化调控决策和水质目标的关联与精准性?③如何揭示湖泊生态系统的长期变化轨迹与驱动因素?最后,本文针对这些挑战提出研究展望,主要包括:①基于多源数据融合与机器学习算法以提升湖泊的短期水质预测精度;②以生物量为基础的机理模型与行为驱动的个体模型的升尺度或降尺度耦合以表达多种尺度的物质交互过程;③机器学习算法与机理模型的直接耦合或数据同化以降低模拟误差;④时空尺度各异的多介质模拟模型融合以实现精准和动态的优化调控.     

2009年飞机人工增雨作业抗春旱效益评估

本文介绍了人工增雨作业效益的一种评估方法——区域雨量对比法,以及该方法在实际业务工作中的应用:统计了2009年春季四川省飞机人工增雨的作业情况,采用区域雨量对比法对每次作业进行效益计算,得出每次作业的影响面积、影响区降水、对比区降水、增雨量、增加的降水量等,根据春旱期间的降水情况与旱情缓解情况,对人工增雨抗春旱的效益进行了分析评估,并尝试计算出缩短春旱的持续时间,给出了评估结论,并对该方法的应用进行了讨论。该评估方法对于人工影响天气业务工作,具有一定的实用性和可操作性。      

新疆塔里木盆地哈拉奇地区晚石炭世—早二叠世哈拉奇组的建立

哈拉奇组为新疆阿合奇县开展1∶5万区域地质矿产调查工作时建立的岩石地层单位,分布在新疆阿合奇县哈拉奇地区北部,主要为一套深水碳酸盐沉积,与该区南部属碳酸盐台地沉积的康克林组在岩性、岩石组合及古生物组合上形成明显的差别。通过对该组重力流成因的生物屑砾屑灰岩中古生物化石的研究,确定其带为Triticites带和Pseudoschwagerina带,进而确定该组地质时代为晚石炭世—早二叠世,与南区康克林组为同时异相沉积。哈拉奇组的建立完善了该地区上石炭统—下二叠统的地层系统,确定了该地区晚石炭世—早二叠世台地边缘斜坡相的存在,对塔西北地区晚石炭世—早二叠世岩相古地理研究具有重要意义。     

数字化填图中图面资料处理的自动化实现方法

针对传统数字地质调查过程中图面资料手工整饰存在低效和精度不高的问题,提出进行自动化处理的思路与方法,并给出相应的处理流程框架,在此基础上研制开发D Liner数字化整饰平台软件。该软件操作流程简单,具备路线PRB、实际材料图自动化整饰和部分人机交互的检查错误功能,能有效避免人工操作造成数字地质调查精度降低的问题和部分隐形错误,整饰图面美观且符合反映地质现象的要求,降低劳动强度,提高工作效率,且与Mapgis、DGSS等软件兼容性好。     

新疆哈拉奇地区柯坪塔格组砂岩粒度特征

以新疆哈拉奇地区柯坪塔格组砂岩为研究对象,使用开源的ImageJ图像处理软件对薄片图像进行粒度测量,用Matlab软件对获得的粒度数据进行分析统计。其粒度参数特征和概率累计曲线表明,哈拉奇地区柯坪塔格组属于浅海相沉积。     

基于模糊集理论的降雨不确定性传播影响研究

基于模糊集理论,耦合遗传算法,量化分析降雨的量级、空间分布和时程分配产生的不确定性对流量模拟的影响。雨量量级的不确定性使用模糊集概念表示,运用遗传算法对时段雨量在时间上进行随机解集,并通过在各子流域上采用不同的时间解集模式以同时考虑降雨时程分配和空间分布不确定性。应用TOPMODEL对资水流域新宁水文站洪水过程进行模拟研究,结果表明,雨量不确定性的传播对洪水预报的影响处于主导地位,降雨时空分布引起的不确定性对洪水模拟的影响次之。此外,通过对1 h和0.5 h解集结果的比较发现,本文中采用1 h作为模拟的时间步长已可以较充分反映雨量的时间变异性。