矿山地质环境评价中最佳评价尺度确定方法的研究及应用

矿山地质环境的评价对于矿产资源的开发利用、矿山环境的恢复治理有重要意义,在评价工作中最佳评价尺度的确定有助于提高评价结果的精确性和统一性。本次研究从矿山地质环境的评价内容出发,提出一种最佳评价尺度的确定方法。在不同尺度下,将评价区域按照边界划分成网格评价单元,通过定量化评价指标的尺度效应表现(异质性、一致性、信息量、破碎度),求出其随尺度变化的拟合函数,进而建立最佳评价尺度函数,并求出其评价适宜区间和最佳评价尺度。将该方法应用到福建省龙岩市新罗区、三明市大田县矿山地质环境评价中,得到新罗区和大田县的最佳评价尺度适宜区间分别为[997.8 m,1 194 m]、[955.5 m,1 297.8 m],最佳评价尺度分别为1 049.6 m、1 182.1 m。在该评价尺度区间内,所得到的评价结果基本一致,并且在最佳评价尺度下评价结果的效果更好,从而证明了该方法的可行性。研究表明,最佳评价尺度函数受到研究区范围、评价内容分布情况、自然地理情况等因素的综合影响。该研究成果可以为矿山地质环境评价工作中评价尺度的确定提供理论依据。     

淮北平原东部孔隙潜水水质参数因子分析探讨

利用因子分析方法,对淮北平原东部的蚌埠市、亳州市、阜阳市、淮北市和宿州市浅层潜水水质为研究对象,对其实测的11个环境要素——K^＋、Na^＋、Ca^2＋、Mg^2＋、HCO3^-、SO4^2-、Cl^-、NO3^-（以N计）、总硬度、溶解性总固体、游离二氧化碳进行因子分析。结果表明,该地区实测的11个环境要素可提取3个主因子,第一主因子包括NO3^-（以N计）、Ca^2＋、Cl^-、Mg^2＋、K^＋、SO4^2-,共6个环境要素,主要反应了与水的硬度相关的几个参数以及Ca^2＋、Mg^2＋和K^＋的主要存在形式;第二主成份包括Na^＋和SO4^2-,反应了该地区钠盐的主要存在形式;第三主成份包括游离二氧化碳和HCO3^-两个要素。     

东营郑南斜坡带砂砾岩体储层微观特征

东营凹陷郑南斜坡带砂砾岩体是古近纪沙四段沉积时期形成的以砂、砾岩为主的近岸水下扇沉积体。储集层岩石结构成熟度和成分成熟度均较低,多为双模态和复模态结构。首先对影响储集层岩石的主要成岩作用进行了描述,分析了该砂砾岩体储集层的孔隙类型和孔隙结构特征。该类砂砾岩体储集层孔隙类型多样,孔隙结构复杂,以中-低孔隙度、低渗透率储层类型为主。     

基于最大球算法定量表征土体空间孔隙网络

孔隙网络控制着土体渗流、排水固结与基质吸力等重要工程性质。本文介绍了多孔介质孔隙网络最大球建模基本原理与算法。以显微CT扫描振捣干法生成的南京粉砂试样为例,采用最大球算法建立了试样三维重构模型表征单元体(REV)的空间孔隙网络球棍模型,计算得到了样品REV尺度的孔隙网络参数,统计发现,孔隙半径、喉道半径、孔隙配位数、孔隙截面形状因子、喉道截面形状因子与喉道长度等孔隙参数均近似服从正态分布,孔隙体积近似服从衰减型指数分布。孔隙与喉道半径分别分布在100μm与65μm以内,两者数学期望分别为40. 0μm与18. 0μm;配位数分布在25以内,数学期望为5. 1;孔隙与喉道截面形状因子分别分布在0. 01~0. 04与0. 01~0. 05的区间内,两者数学期望分别为0. 019与0. 033;喉道长度分布在100~800μm以内,数学期望为292. 22μm。同时发现,样品中体积小于1. 5×10^7μm^3的小孔隙数量超过90%。本方法可应用于土体细观孔隙结构的定量表征。     

西昌盆地上三叠统白果湾组富有机质泥页岩沉积岩相古地理与孔隙特征

海陆过渡相富有机质泥页岩是页岩气勘查开发的重要领域。本文以西昌盆地上三叠统白果湾组富有机质泥页岩为研究对象,对研究区内富有机质泥页岩的沉积岩相古地理特征、微观孔隙类型、孔隙结构特征进行研究。白果湾组富有机质泥页岩段沉积相主要为湖泊相、三角洲相、河流相。发育不同类型的微孔隙,孔隙主要以小孔为主,微孔次之,平均孔径分布在5.56~56.89nm之间,比表面积平均为9.44m²/g,总孔体积平均为0.0187cm³/g。页岩气主要形成于滨浅湖亚相及半深湖亚相中,并主要吸附于富有机质泥页岩的小孔、微孔内;西昌盆地白果湾组富有机质泥页岩储集空间较好,具有良好的勘探潜力。     

碳酸盐岩溶蚀模拟实验技术进展及应用

碳酸盐岩溶蚀作用是指流动的侵蚀性流体与碳酸盐岩之间相互作用的过程及由此产生的结果,从地表到深埋藏地层中均可发生。碳酸盐岩溶蚀模拟实验是指通过模拟地层环境来再现碳酸盐岩溶蚀作用的过程和结果,是研究碳酸盐岩储层规模溶蚀有利条件和分布规律的重要方法。中国石油集团碳酸盐岩储层重点实验室自主研发高温高压溶解动力学模拟装置,最终建成由岩石内部溶蚀、岩石表面溶蚀和高温高压原位可视化检测组成的碳酸盐岩溶蚀模拟实验技术。利用高温高压溶解动力学模拟实验装置,开展了碳酸盐岩埋藏溶蚀温度窗口和孔隙演化样式的实验研究,取得2个方面的认识:①高盐度流体背景模拟实验表明,随着温度增加,碳酸盐岩的溶蚀量具有缓慢下降—缓慢上升—快速下降的特征,由于地层水两种相反离子效应的作用,在80～110℃范围内存在一个有利于碳酸盐岩溶蚀的温度窗口;②通过粒间孔隙型、晶间孔隙型、溶蚀孔洞型、鲕模孔隙型和格架孔隙型5种碳酸盐岩溶蚀模拟的对比实验,认识到连通孔隙是埋藏溶蚀发生的先决条件和有利区域,碳酸盐岩内部组构差异会进一步加剧储集空间在孔、洞和缝组合上的复杂性。     

热扩散驱动的元素分异和同位素分馏:一种不容忽视的硅酸盐成分分异机制

热扩散在地质过程中是否发挥重要作用一直存有争议。本文回顾了热扩散的研究历史和现状,重点总结了热扩散驱动的元素和同位素行为规律,并探讨了温度、硅酸盐组分、压力和氧逸度等因素对热扩散行为的影响。已有的研究表明,稳定热梯度下的硅酸盐热扩散效应类似于结晶分异或AFC过程,可以造成轻、重同位素分别在高温端和低温端富集,而主、微量元素的扩散方向则取决于两端化学势的高低和熔体中的电价平衡。从基性岩浆到酸性岩浆,熔体聚合度增大,黏度增加,热扩散速率明显降低,成网元素的热扩散效应减弱,变网元素则反之;水、氟、氯和硫化氢等挥发组分能增加熔体的非桥氧比例,降低熔体聚合度,因而能显著增强硅酸盐熔体中元素和同位素的热扩散效应。在此基础上,本文提出了当前硅酸盐体系热扩散研究中存在的五个亟需解决的问题,即:1)对不同硅酸盐体系的热扩散规律的研究还不够全面;2)对微量元素的热扩散行为认识不足;3)硅酸盐体系热扩散作用的影响因素及尺度还不够明确;4)热扩散作用的地质与地球化学关键识别标志有待确立;5)硅酸盐体系热扩散作用的理论模型有待建立。尽管硅酸盐体系热扩散的研究还存在诸多不足,但越来越多的证据表明,热扩散是地质过程中不容忽视的一种成分分异机制。这种机制会造成岩浆房或岩浆通道中的元素分异和同位素分馏,可能对于一些成分分异的岩石和矿床的形成具有重要的意义。     

成岩作用对储层致密化的影响差异及定量表述

苏里格气田苏77区块二叠系下统山西组二段发育自北向南的曲流河,各气层组沉积特征比较一致。但是山西组二段山21、山22亚段气层组比山23亚段气层组储层经历了更强的压实、胶结作用,残余粒间孔所剩无几,加之后期扩容性成岩作用程度不够,次生孔隙发育有限,使得山21、山22气层组成为平均孔隙度不足7%,平均渗透率小于0.3×10-3 μm2的致密储层,与平均孔隙度为7.7%、平均渗透率为1.74×10-3 μm2的山23气层组相比储层渗流能力较差。为了衡量成岩作用程度的强弱,利用视压实率、视胶结率和视溶蚀率的方法来定量分析孔隙度的变化。综合分析认为,研究区山21、山22气层组储层处于中等压实、较强胶结和强溶蚀水平,与山23气层组相比这两个气层组压实、胶结作用丧失的孔隙度远远大于溶蚀、破裂增加的孔隙度,其现今孔隙度只保留到5.48%,成为储集性能较差的致密储层。     

文丘里法在河流流量推算中的应用

流量测验常见方法有常规水文缆道流速仪法、超声波时差法、声学多普勒流速(ADCP)、雷达波流速等,上述方法各有优缺点,适用于不同场合。文丘里现象被广泛用来测量封闭管道中单相稳定流体的流量,依据伯努利定律可知流速的增大伴随流体压力的降低,即受限流动在通过缩小的过流断面时流体出现流速增大的文丘里效应,根据该效应,可通过河段文氏等效,获得估算的天然河流水体流量。经实例验证,该方法计算精度较高,达到流量测验规范要求,可作为流量估算的一种辅助手段。     

波浪引起海床内部孔隙迁移试验研究

本文通过室内方形水槽开展了波浪荷载对孔隙迁移过程影响的试验研究。结果表明,对于松软土体,波浪荷载会导致土体发生剪切破坏形成滑动层,而孔隙水则会在累积孔压作用下沿着滑动层形成的孔隙发生迁移。波浪荷载导致土体内部孔隙迁移,其迁移过程受外界荷载以及土体性质影响显著。含气泡的孔隙会在波浪循环荷载过程中的负压作用和气体自身浮力作用的共同影响下发生迁移,循环荷载中的负压作用越强,含气泡的孔隙越容易发生迁移。孔隙向上迁移后会导致底部土体的密实度增加而上方土体的密实度下降。土体的松软程度会影响滑动面的形成,越松软的土体越容易形成滑动面。相比于密实土体,孔隙在滑动面中更容易发生迁移。