基于物质平衡反演法的致密砂岩气藏地层压力计算

压力是气藏的“灵魂”,地层压力是评价气井产能,分析气藏潜力的基础。然而,受到资料完整程度、方法适用条件等因素的限制,大部分气井无法准确获取地层压力。为了评价致密砂岩气藏地层压力,基于少量压力监测资料,采用数学反演思维,提出物质平衡反演法。首先,利用拟稳定流动状态下气井生产数据,拟合Blasingame图版,计算气井动态储量。而后,通过动态储量及一个测压数据进行反演,建立物质平衡方程,代入累产气量,评价地层压力,最后,以大宁–吉县区块致密砂岩气井为例,进行地层压力计算。结果表明:(1) 物质平衡反演法仅需一个测压点,可以评价气井的地层压力变化。(2) 气井原始地层压力差异大,单井地层压力变化复杂,存在多个压力系统。(3) 压力系统不一致与储层非均质性强有关。研究结果对于致密气单井压力计算和致密气藏压力评价提供了可靠的方法,为致密气藏开发方案调整和效益开发奠定了基础。      

煤与瓦斯突出煤粉在巷道内运移分布规律试验研究

煤与瓦斯突出是严重威胁煤矿安全生产的地质灾害之一,主要表现为瓦斯窒息和煤粉冲击、掩埋。利用自主研制的多功能煤与瓦斯突出模拟试验系统,开展不同瓦斯压力条件下煤与瓦斯突出模拟试验。结果表明,突出启动后,瓦斯气体携带煤粉以射流状喷向巷道。在0.35 MPa低瓦斯压力条件下,瓦斯膨胀能低,突出煤粉初始加速度小,受重力和阻力影响显著,运移形态以沙丘流和分层流为主,并出现多次“加速?减速”过程,最大速度为34.2 m/s;而在2.00 MPa高瓦斯压力条件下,瓦斯膨胀能高,突出煤粉初始加速度大,能有效克服重力和阻力,运移形态以栓流为主,运移速度降低不明显,最大为71.2 m/s。同时,当瓦斯压力从0.35 MPa增加至0.85 MPa和2.00 MPa时,相对突出强度由36.13%增大至52.39%和63.70%,且煤层瓦斯压力越高,突出煤粉运移距离越远,巷道末端集尘袋内煤粉质量占比越高,分别为65.21%、75.05%和87.17%。此外,突出结束后,突出煤粉粉碎率随瓦斯压力增加依次增大,分别为8.1%、21.5%和28.0%,但是粉碎到临界粒径0.075 mm以下的煤粉较少。最后,计算得到不同瓦斯压力条件下突出煤粉破碎指数分别为0.19、0.44和0.56,与相对突出强度具有较好的线性拟合关系。研究结果对揭示突出致灾机制、制定防灾减灾措施具有一定指导意义。      

东昆仑那更银矿黄铁矿LA-ICP-MS原位微量元素及S-Pb同位素特征北大核心CSCD

那更康切尔沟银矿床(以下简称那更银矿)是东昆仑造山带乃至青海省内唯一的独立银矿,该矿床的勘查和研究具有非常重要的工业价值和科学意义。本次研究在较为详细的野外观察基础上,对那更康切尔沟独立银矿进行了黄铁矿LA-ICP-MS原位微量元素、硫同位素以及鄂拉山组流纹岩的铅同位素研究。PyⅠ世代黄铁矿自形程度较好,微量元素组成以富Co,Ni,Cu,贫As,Sb,Ag为特征,PyⅡ世代黄铁矿自形程度差,与毒砂共生,为低温热液的产物,As和Ag含量显著增加说明其处于主要成矿阶段,该世代黄铁矿Co/Ni平均值为1.20,暗示其类型为热液脉型。硫同位素分析显示,矿区内硫化物总体δ^(34)S值变化范围为-6.1‰~3.9‰,平均-1.79‰,表明还原硫主要来自岩浆作用;鄂拉山组流纹岩全岩铅同位素^(206)Pb/^(204)Pb,^(207)Pb/^(204)Pb和^(208)Pb/^(204)Pb平均值分别为18.30,15.63和38.52,与矿石铅三者平均值(18.34,15.65和38.60)非常相似,表明那更银矿铅源可能来自鄂拉山组火山岩。结合那更银矿床整体表现出构造控矿、脉状矿化、中低温流体的成矿特点,说明矿床成因为(中)低温热液脉型。     

方解石811N:一种可能的微区碳氧锶同位素分析标准

同位素标准物质是同位素分析的基准物质和数据比较的重要依据。方解石811作为碳酸盐碳氧同位素的实验室标准物质,具有良好的适用性,但由于制备时间久远,存量日益减少,且性状信息缺乏,影响了该标准在微区微量分析中的运用。本次研究选用未制备的811方解石(811N)作为研究对象,结合多种分析技术从不同尺度对其矿物组成、元素含量分布、碳氧同位素组成进行分析,揭示其相关信息及规律,并探讨了其Sr同位素组成,从而为下一步811N的制备和使用提供参考信息,有助于该样在不同碳酸盐分析和研究,特别是微区微量元素和同位素中的运用。实验结果表明,方解石811N较为纯净,主要为方解石,只含有微量的白云石、针铁矿、黏土矿物;除主要化学成分(CaCO₃)外,含有微量的Mg、Mn、Sr、Si、REE、U、Th等元素,Mg、Mn、Sr含量在整体分布上存在一定的变化,但在局部相对均匀。碳氧同位素组成整体差异程度相对较小,且其差异程度和元素均匀性呈对应关系,主要区域碳氧同位素组成均匀。Sr同位素组成在不同区域中无明显差异。本次研究认为811N是合适的碳酸盐碳氧同位素分析标准物质,该样制备后能够满足碳氧同位素分析和研究的需要,同时该样具备适用于微区微量C、O、Sr同位素分析和研究的潜力。     

沉积型铝土矿原位溶浸技术可行性分析及开采设想

沉积型铝土矿是我国主要的铝土矿类型,经过几十年的开发,储采比逐渐下降,深部难动用资源的绿色开发迫在眉睫. 通过开展静态溶浸实验和电极加热仿真模拟,结合原位溶浸技术在铀矿和稀土矿开采中的成功经验,总结出该技术在固体矿产开采中应用的适用条件包括:矿物可溶性、矿体分布稳定性、顶底板条件、矿体渗透性. 我国北方铝土矿资源与以上条件切合程度高,适合采用原位溶浸技术进行开采. 本次研究还提出了沉积型铝土矿原位溶浸开采的工艺方案,为下一步开展先导试验提供了设计思路.     

东秦岭东段五垛山花岗岩基白草垛花岗伟晶岩微量元素富集型锆石特征及岩浆热液过程

锆石是岩石中常见的副矿物,锆石晶体结构和地球化学特征的变化可以记录热液蚀变过程。东秦岭东段白草垛花岗伟晶岩中识别出三种类型锆石。类型一锆石具有明显的振荡环带,部分锆石边部有少量裂隙,微量元素含量相对较低,重稀土元素(HREE)富集,具明显Ce的正异常和Eu的负异常,指示其为岩浆锆石。类型二锆石具核-幔-边结构,边部裂隙发育,核部与类型一锆石具有相似的CL和微量元素特征,为岩浆锆石;幔部呈深色海绵状,内部结构不均匀,偶见环带锆石残留,微量元素含量较高,具有较高的U和Th含量,Ce异常不明显,具热液锆石特征,为热液沿着裂隙进入锆石内部不完全热液改造的结果。类型三锆石的结构特征和微量元素含量与类型二锆石的幔部相似,具有异常高U和Th含量以及较高的D_α值,为类型二锆石近完全热液改造的结果。花岗伟晶岩作为岩浆演化晚期的产物,经过结晶分异,残留的岩浆热液富集微量元素,岩浆热液沿着锆石的裂隙进入晶体内部对锆石经过不同程度热液改造,形成了花岗伟晶岩中不同类型的锆石。     

The metallogenic mechanism of the Shabulengshan Cu-Zn deposit: Constrain from fluid inclusions,O-H and in situ S isotopesSCIEI北大核心CSCD

沙布楞山矿床是大兴安岭南段近年来新发现的中型脉状铜锌矿床,其矿体主要赋存于下二叠统大石寨组和上侏罗统满克头鄂博组内,受北西向的断裂构造控制。依据矿物组合和矿脉穿切关系,可将成矿作用分为:辉钼矿-石英阶段(Ⅰ阶段),含铜锌硫化物阶段(Ⅱ阶段),石英-方解石(Ⅲ阶段)三个主要成矿阶段。流体包裹体研究表明,沙布楞山矿床主要发育气液两相包裹体(Ⅰa和Ⅰb型)、富气相包裹体(Ⅱa和Ⅱb型)和含子矿物包裹体(Ⅲ型)。Ⅰ阶段、Ⅱ阶段、Ⅲ阶段的包裹体的均一温度和盐度分别为313~412℃和3.2%~48.5%NaCleqv、310~367℃和1.0%~7.8%NaCleqv、178~283℃和2.7%~5.0%NaCleqv。计算获得压力为15~32MPa,对应估算的成矿深度为3.2~4.4km。激光拉曼光谱成分分析表明,主成矿阶段(Ⅱ阶段)包裹体中普遍含有CH_(4)±CO_(2)成分,表明沙布楞山铜锌矿床主成矿阶段属于含CH_(4)-CO_(2)的中高温-中低盐度体系热液。不同矿化阶段流体包裹体的δD值为-136‰~-146‰,估算的成矿流体δ^(18)O_(H2O)值为-4.38‰~5.42‰,显示初始成矿流体主要来自岩浆水,晚期有大气降水的混入。成矿流体较低的δD值和CH_(4)等烃类组分的存在,表明该矿床的形成可能受到了地层有机质的影响。硫化物原位微区的δ^(34 )S值变化范围为-0.8‰~-9.0‰,说明沙布楞山矿床成矿物质具有深部岩浆来源的特征并有地层的混染作用。综上分析认为,沙布楞山矿床成矿机制为源自深部的含矿热液向浅部运移的过程中发生沸腾作用,并与地层产生交代反应,导致CH_(4)、CO_(2)逃逸,最终诱发矿质富集沉淀成矿。     

基于贝叶斯集成学习算法的土体先期固结压力预测模型

准确评估土体的先期固结压力（PS）是岩土工程实践中的一个重要问题.采用集成学习算法（XGBoost、RF）来捕捉各个土体参数之间的关系,建立先期固结压力预测模型.使用贝叶斯优化方法来确定模型的最优参数,并通过与SVR、KNN和MLP三种非集成算法进行对比,统计分析了不同模型在相关系数R2、均方根误差RMSE和绝对平均误差MAPE三种误差指标下的表现;最后在5折交叉验证下,评估各个模型的预测精度及泛化性.结果表明基于XGBoost的预测精度最高,其RMSE及MAPE分别为20.80 kPa和18.29%;其次是RF,分别为24.532 kPa和19.15%.同时在PS作为回归变量的情况下,其特征重要性为：USS>VES>w>LL>PL.因此,在小规模数据集情况下,集成学习算法在预测精度及泛化性上要优于其他算法,且可作为岩土参数敏感性分析的有效方法.     

多排孔注浆引起土体变形与孔压规律试验研究

目前尚未见到软土地区多排孔注浆引起土体变形和超孔压发展规律的系统研究,限制了注浆变形主动控制策略的深化发展。开展了多排孔注浆现场试验,系统研究了单排孔逐孔注浆、多排孔逐排注浆引起土体水平位移和超孔压的变化与叠加规律。研究表明,注浆引起的超孔压随距离衰减迅速,变化规律可用幂函数表达,注浆距离取3 m左右时纠偏效果较好;天津地区超孔压消散较快,有利于注浆控制变形的快速稳定,超孔压随时间的消散规律可用指数函数表达,并提出了计算注浆引起超孔压的经验公式;多排孔逐排注浆时,先行注浆形成的注浆体墙对后续注浆一侧及另一侧土体变形分别具有反力效应和遮挡效应,控制既有建构筑物变形时应遵循“先远后近”逐排注浆的原则,以提高变形控制效果。     

间歇循环荷载作用下饱和砂土累积塑性变形及孔压特性研究

长期列车荷载作用会引起砂土地基和填料的强度衰减、累积沉降过大甚至沉陷等病害问题,严重者危及行车安全。揭示病害机制需探明间歇荷载作用下饱和砂土累积塑性变形及孔压特性。对此开展了不同围压、动力幅值下连续加载与间歇加载的动三轴试验,试验结果表明：（1）饱和砂土累积塑性变形-振次曲线呈现锯齿状发展。间歇效应导致卸荷回弹,并显著降低了后加载阶段砂土累积塑性变形,可使连续加载条件下的破坏型“转换”为稳定型。（2）对于塑性安定和塑性蠕变型,孔压-振次关系曲线呈台阶状,第1加载阶段的孔压随振次迅速累积增长,而间歇阶段排水,孔压消散接近或降至0,土体趋密实;在后续加载阶段,孔压累积幅值大幅降低。对于增量破坏型,孔压在第1加载阶段快速增大,试样破坏。（3）建立了表征间歇加载下砂土累积塑性应变两阶段发展特征的预测模型,预测效果良好。（4）间歇效应提高了砂土抵抗塑性变形的能力,连续加载会高估砂土累积塑性应变和低估其动强度。该研究结果对深刻认识间歇循环荷载下饱和砂土的累积变形特性和机制具有重要参考价值。