含水对富铁橄榄石流变性的影响

橄榄石是下地壳上地幔最丰富的造岩矿物,橄榄石集合体的高温高压流变性对地幔动力学过程有着很大的影响。以往对橄榄石单晶和集合体进行过的流变性实验研究,涉及了温度、压力、氧逸度、含铁量以及含水等因素的影响,本文研究了含水对富铁橄榄石集合体流变性能的影响,首先,利用高精度 Paterson 气体介质变形装置对含水富铁橄榄石集合体(Mg_(0.9),Fe_(0.1))_2SiO_4、(Mg_(0.7),Fe_(0.3))_2SiO_4和(Mg_(0.5),Fe_(0.5))_2SiO_4进行了高温三轴压缩蠕变试验,变形试验条件为:温度1323～1473K,围压300MPa,差应力10～300MPa,应变率10~(-7)～10~(-4)s~(-1),每个试件的最大变形量为20%。利用三维非线性拟合方法对蠕变试验数据进行分析,结果表明,含水富铁橄榄石集合体的微观变形机制为扩散域和位错域,对三种铁含量,扩散域的应力指数为1。位错蠕变域中,Fo_(50)应力指教为3.8,活化能为444kJ/mol;Fo_(70)应力指数为3.7,活化能为479kJ/mol,Fo_(90)应力指数为3.6,活化能为514kJ/mol。将实验结果与不含水富铁橄榄石集合体的强度进行对比,发现含水使富铁橄榄石的强度明显下降,舍铁量相同时,含水橄榄石集合体的流变强度比干燥时小至少一个数量级。从而得到了含水对含铁量不同的橄榄石集合体粘性(强度)影响的初步试验结果。     

传统瞬变电磁法的改进及其在隧道超前地质预报中的应用

为保证施工人员和设备的安全,在隧道开挖过程中需要掌握掌子面前方含水不良地质体的发育情况。较为常用的探测含水不良地质体的物探方法为传统瞬变电磁法。由于以往没有重视探测装置与地质体间的耦合关系,传统瞬变电磁法沿单一测线进行数据采集的方式只能从单一角度发射磁场从而获得单一角度的探测结果,因此一直存在预报不准、漏报等问题。为了克服上述问题,提高预报的准确性,文章对传统瞬变电磁法进行了改进。基于探测装置与地质体间的良-强耦合关系,提出了一种能从水平和竖直方向进行多角度探测的共轴偶极法,通过转动探测装置从多个角度发射磁场,使单一角度无法探测的地质体也能与磁场达到良-强耦合效果,从而降低预报不准、漏报的可能性。共轴偶极法具有多个角度的探测结果,多个结果相互印证,具有比传统方法更高的准确性。在九绵高速公路天池隧道里程为YK223+135—YK223+035段内进行传统方法和共轴偶极法预报,开挖验证表明共轴偶极法对含水节理裂隙和岩溶裂隙等含水不良地质体的预报准确性比传统方法高,可为类似隧道超前地质预报工作提供一定参考。     

页岩油评价的关键参数及求取方法研究

随着非常规油气勘探的进一步深入,页岩油气逐渐成为现今勘探研究的热点和难点。目前国内针对页岩油的勘探开发没有成功的案例可循,实际工作中一直沿用了国外页岩气的勘探及评价思路。通过研究指出,页岩油自身的特点决定了其勘探不能照搬国外的页岩气评价思路,将研究重点仅仅停留在有机碳含量上无法满足勘探需要,页岩油勘探的核心问题在于地层已生成的游离烃含量的评价。利用胜利油区第一口页岩密闭取芯井分析化验资料为基础,系统研究了孔隙度与单位含油体积以及含水体积之间的关系,发现了烃源岩中孔隙性越好,含油性越好的特点。利用孔隙度、含油饱和度等岩心分析数据推导出了反映泥质页岩游离烃含量的评价模型,并构建了基于实测的深侧向电阻率、孔隙度、有机质成熟度等参数的求取模型。利用页岩地层游离烃中有机碳含量和总有机碳含量对比可以直观反映地层中游离烃含量的垂向变化规律,指示页岩层段的有利油气区段。以胜利油田沾化凹陷罗家地区罗69井实验分析资料为例,对模型的参数求取及效果分析进行了阐述,构建的地层有机质成熟度模型及游离烃中有机碳含量均精度较高,在此基础上,通过游离烃有机碳含量绝对值、以及游离烃中有机碳含量与地层有机碳含量的比值实现了对页岩油地层可动油气富集带的指示,可动油气相对富集的层段即为页岩油地层的勘探目标。该思路可为目前的陆相页岩油勘探提供借鉴和参考。     

岩溶含水系统降水入渗补给研究进展

岩溶含水系统中赋存着丰富的优质地下水,而大气降水是浅部可供开采的岩溶地下水的最主要补给来源。受岩溶含水系统各向异性、不均一性和直接观测难度大等因素的影响,降水入渗补给量的计算是一个非常复杂的过程。确定岩溶含水系统的汇水范围是降水入渗补给计算的首要问题,示踪法与经验公式法被证明是最有效的两种方法。降水入渗补给量的计算方法主要包括水文过程线法分析法、氧同位素法、氯质量平衡法、基于GIS的多变量综合分析法和模型法。本文对目前岩溶含水系统降水入渗补给计算方法的关键点和适用条件进行了总结和对比,同时指出大气降水物理化学性质的时空特征以及水-岩反应可以作为未来研究岩溶含水系统降水补给的研究方向之一。     

岩溶含水介质渗透性参数空间最优估计的原理与方法

本文着重阐述区域化变量理论和克立格法在岩溶含水介质渗透性分析中的应用，并对岩溶含水介质渗透性参数空间最优估计的方法进行了探讨。     

岩溶管道结构影响泉流量变化的数值模拟研究

采用MODFLOW-CFP建立管道流数值模型,模拟岩溶含水系统在暴雨期的响应过程,以泉口流量峰值作为因变量,分别对控制管道结构的4个参数以及落水洞集中补给比例进行调整,研究管道结构如何控制泉流量变化过程。结果表明:管道直径、管壁渗透系数和落水洞补给比例对泉口流量峰值均表现为正相关,其中管壁渗透系数影响最大;管道弯曲度值较小时其增大促进出口流量峰值变大,当径流途径变长引起的流量减小幅度超过管壁面积变大引起的流量增大幅度时,流量峰值逐渐变小;管壁粗糙度在达到两个相对应的雷诺数临界值时水流状态发生突变,导致流量峰值也表现为两次突变。      

高煤阶煤层气藏储层应力敏感性研究

水相存在使煤储层应力敏感性更加复杂,是煤层气开发需要特别关注的问题。通过开展煤储层干样与湿样的应力敏感性实验,分析了煤储层应力敏感性特征。应用数值模拟方法,研究了煤储层应力敏感性对煤层气井产能的影响。研究结果显示,煤储层具有强应力敏感性并且明显不可逆性。有效压力从2 MPa增加到10 MPa,气相渗透率降低90%;初始渗透率越低,应力敏感性越强,有效应力降低以后,煤岩渗透率不能恢复到原始水平。水相存在使得煤层气藏应力敏感性更强,有效压力从2 MPa增大到3 MPa,3块煤岩湿样渗透率分别降低了66.0%、50.4%和58.5%,而干岩芯渗透率降低幅度均低于50%。同时随含水饱和度增高,表现出应力敏感性愈强的趋势。煤储层应力敏感性极大地影响煤层气井产能,储集层原始渗透性越差,应力敏感对产量的影响越大。因此,煤层气生产过程中,特别是煤层气排采初期,地层压力较高,一味地增大生产压差可能不会增加煤层气井产量。     

桂林岩溶试验场钻孔水化学暴雨动态和垂向变化解译

用多参数自动记录仪对桂林岩溶试验场的CF1钻孔(代表裂隙含水介质)和CF5钻孔(代表管道含水介质)水化学进行了暴雨动态和垂向变化的监测,通过数据的分析及对比,发现: 暴雨时至少有两个重要的作用在控制着水化学的动态变化,一是雨水的稀释作用,另一个是碳酸盐岩— 水— CO2 气相互作用。然而,这两个作用在管道含水介质和裂隙含水介质中的表现是不同的: 对于裂隙含水介质,碳酸盐岩— 水— CO2 气相互作用占主导,而对于管道含水介质,雨水的稀释作用则成为主控因素。因此,鉴于岩溶水化学是在碳酸盐岩- 水- CO2 气三相相互作用的开放系统中形成的,所以水化学的研究不能仅考虑水- 岩相互作用,而必须重视CO2 时空变化对水化学的控制,只有从三相系统全面考虑,才能正确把握岩溶水化学的时空演变规律。此外,试验场相距不到5m的CF1和CF5钻孔水化学时空变化的显著差异,进一步证明了岩溶含水介质的非均质性特征。      

基于加密观测的一次极端雨雪过程积雪特征分析

利用降水现象仪、地面自动站、人工加密积雪深度逐时观测资料及NCEP/NCAR 1°×1°再分析资料,对山东2020年1月5-7日罕见雨雪过程的积雪特征及温度影响机制进行了分析。结果表明:(1)降水量突破同期历史极值导致此次雨雪过程成为极端天气事件,地面影响系统为江淮气旋,冷平流较弱,积雪深度是预报难点。(2)整个过程全省各站的平均降雪含水比为0.46 cm·mm~(-1),低于过去20年间的江淮气旋暴雪过程。(3)积雪深度与高空温度、相对湿度和垂直速度的配置有关,在最大上升运动与90%以上相对湿度的叠置层次内,如果环境温度有利于树枝状冰晶增长则积雪深度和降雪含水比大,而环境温度适合空心柱状冰晶增长的则积雪深度小;云下温度高于0℃使得积雪深度减小。(4)积雪深度与近地面温度的关系表现为:气温低于0.5℃可形成有量积雪;0 cm地温对积雪的影响表现在积雪产生之前,降至0.4℃以下可形成有量积雪;雪面温度在产生积雪前后的2 h内维持在0℃左右,其他时段变化与气温类似。(5)降雪含水比基本上随着气温的升高而减小,在0.5 cm·mm~(-1)以上时一般降雪期间气温低于0.4℃。该个例揭示了积雪深度和降雪含水比的预报需要综合考虑高低空气象条件。     

综合物探方法在王家庄地热田勘查中的应用

介绍了常规电测深方法配合放射性测量及充电法在通山县王家庄地热勘查中划分地层、岩体,探测含水裂隙带的应用效果情况。放射性剖面测量可以快速划分不同岩性地层的分布情况,常规电测深成果初步确定了控制地下热水的构造分布情况,其中充电法成果较准确地反映了含地下热水破碎带的赋存状况,经钻探验证取得了较好的勘查效果。