CSAMT与CYT联合探测法在深部盐穴储气库建设中的应用

针对深部盐穴探测问题的特殊性,结合平顶山叶县盐田储气工程,简要探讨了可控源音频大地电磁法(CSAMT)与大地电场岩性探测法(CYT)的理论基础、探测原理以及解译方法,并对试验区盐穴的几何形态、空间分布以及物性信息反馈特征展开了研究。首先应用CSAMT法进行初探,大致圈定目标体的空间范围; 其次在CSAMT法探测结果基础上选择有利地段,采用CYT法进行精探,详细圈定目标体的空间形态。探测结果表明,试验区盐穴空间形态复杂,剖面上呈现不规则的空穴群,埋深大约为 -1400～-1000m; 但单个溶腔体积较小,半径大致为8～60m。研究成果可用于指导地下盐穴储气库址的选择和建设,为我国深部盐穴探测方法和电场岩性解译提供了参考。     

坚硬致密弱研磨性地层孕镶金刚石钻头性能优化

基于金刚石钻头在坚硬致密弱研磨性地层钻进时易出现进尺效率低的现象,将SiC磨粒作为胎体耐磨损性弱化颗粒添加至胎体中,采用室内钻进及正交试验设计法从金刚石粒度、金刚石浓度、胎体耐磨损性弱化颗粒浓度、胎体硬度4方面对钻头性能进行优化,并探讨了钻进工艺参数对钻进效率的影响。结果表明:将适当材质的胎体耐磨损性弱化颗粒添加至钻头胎体中,能够有效提高钻头的钻进效率,避免钻头打滑的现象;胎体硬度HRC 25,金刚石粒度40/50目、金刚石体积分数55%,胎体弱化颗粒体积分数30%是本次试验最优的设计方案;在相同主轴转速条件下,轴向压力不宜超过3.5 MPa,在相同轴向压力的条件下,其主轴转速以750~850 r/min为宜。      

基于物探数据的内蒙古哈达门沟金矿三维地质体建模

目前,可控源音频大地电磁法(CSAMT)的数据处理多以测线(断面)进行,以二维反演断面图作为成果输出,难以清晰、直观地显示三维地电结构的分布特征。以内蒙古哈达门沟CSAMT二维勘探数据为基础,结合当前三维地质体建模技术,利用三维建模软件,采用插值方法得到哈达门沟三维地质体模型,实现了多角度、多层面展现地下地质体的分布特征。应用这种三维可视化手段能较好地反映异常区域的分布、空间位置与形态,通过对良导体和相关构造的空间分布形态进行基本勾画,对矿产资源的进一步勘探、开发具有较好的找矿指导作用。     

高密度电阻率法在地下水勘探中的应用

采用高密度电阻率法对河南某地区进行了野外实地测量数据的采集工作,现场共完成高密度电阻率法电测深剖面7条,剖面长度360~600m,探测深度大于260~350m,每条线的有效物理点552个,通过数据处理和反演结果综合解释分析,基本上查明地下水的埋藏条件、含水层类型及其主要特征,并确定地下水井6个.     

不同地质条件约束下的油气资源量概率组合加和方法及应用

目前, 国内普遍使用的“简单加和”或“概率加权加和”方法计算的区带或三(四)级圈闭资源量很大程度上与实际地质情况并不吻合.在PetroV开发过程中, 设计并实现了一种可充分考虑不同地质条件约束的油气资源量计算方法——以不确定性体积法的随机蒙氏模拟为基础, 对最新地质上识别出的、不可切分的含油气聚集单元, 进行符合不同地质模型约束的取样、组合; 在明确了哪些单元才应该同时出现的基础上, 将其他不同地质条件约束有机融合到模拟过程中, 客观描述各个计算单元体积模型的不确定性.从实例计算结果分析可以看出, “概率组合加和”可获取更加符合当前地质模型的不确定性油气资源量计算结果, 显著提升勘探部署项目优选排队的合理性.      

高密度电法的地形影响和地形改正探讨

本文通过对高密度电法(温纳α装置)受地形影响的研究与分析,通过地形二维空间数据假设,建立视电阻率异常数据处理正反演模型计算公式,得出带地形的二维联合改正方法能够有效消除地形影响。并结合《2015年乌蒙山区(贵州毕节)1∶5万水文地质环境地质调查》项目物探工作研究实例,对高密度剖面的视电阻率数据进行地形改正前后结果对比分析,与瞬变电磁法成果资料进行对比,经部分钻探结果对比,充分证明了高密度电法的地形改正方法的有效性,将以往的根据视电阻率异常分布特征点进行经验性定孔改变成以异常中心为目标的理论性定孔。为提高高密度电法在山区找水命中率,提供了例证。     

基于单元速度泰勒展开的上限原理有限元法

极限分析上限法较极限平衡法有着严谨的理论基础和物理意义。借助于级数展开的思想,通过对速度在单元形心点处一阶泰勒展开,得到了以形心点速度和速度一阶导数为基本未知变量的上限有限元法,该方法丰富了上限有限元基本理论,且可更好地表达与刚体上限法之间的联系。在形成新的上限法的同时,放松单元内任一点均需严格满足上限性质的要求,采用等面积多边形的形式代替外切多边形来逼近摩尔-库仑屈服圆。算例表明:该方法可稳定收敛到真实解,具有和传统Sloan法相同的收敛度;采用等面积多边形逼近形式时,较少的多边形边数即可取得较好的收敛效果,收敛速度大大提高。     

月壤水平开挖推剪阻力影响因素离散元数值分析

通过引入考虑范德华力和抗转动作用的月壤微观接触模型,采用离散单元法模拟月壤水平推剪试验(简化的土-开挖设备间相互作用模型),对月壤推剪破坏机制进行研究,分析了推剪深度、倾角和速率的影响,为真实月面环境下开挖提供参考。结果表明:推剪过程中推剪阻力首先随推剪位移增加至峰值,而后下降并趋于稳定;随推剪位移的进一步发展,推墙前方土体堆积,推剪阻力缓慢回升,推墙前土体受扰动区范围逐渐增大;当推剪面竖直时,随着推剪深度增加,推剪阻力和能量消耗增大,前方受扰动土体范围增大,破坏面为直平面;相同推剪深度下,推剪倾角越大,推剪阻力和能量消耗越小,前方扰动土体范围越小,破坏面为直平面;推剪速率越大,推剪阻力和能量消耗增大,前方扰动土体范围越大。由于月面开挖时推剪反力由机械与月面摩擦提供,考虑到开挖机械重量受空间运输能力限制,建议采用对推力(机械重量)要求低的浅层、倾斜、慢速开挖,适用于月面早期建设活动。     

基于自适应松弛Picard法的高效非饱和渗流有限元分析

有效地模拟非饱和渗流过程对土质边坡稳定性分析、土石坝渗流、污染物迁移等众多领域有着重要的意义。描述非饱和渗流的Richards方程是具有强烈非线性的偏微分方程,通常需要采用有限元等数值方法并结合有效的迭代方法进行求解。Picard迭代法是实用的非线性计算方法,在非饱和渗流领域应用广泛,但经常会出现收敛震荡、速度缓慢和精度降低的问题。为提高计算性能,结合有限元法提出了一种高效的自适应松弛Picard法。通过模拟一维和二维渗流算例,并与传统方法的结果进行对比,对算法和程序的准确性、高效性和鲁棒性进行了验证。测试结果表明,该方法可以在保证计算精度的同时有效地减少数值震荡,提高收敛速度。研究成果对非饱和渗流有限元程序的开发和应用有一定的参考价值。     

裂隙岩体渗流-传热耦合的复合单元模型

基于复合单元法建立了裂隙岩体渗流-传热耦合的复合单元模型。该模型前处理简便快捷,网格剖分不受限制,可依据裂隙的真实信息自动将其离散在单元内。其次,采用交叉迭代算法,对裂隙岩体的渗流场和温度场进行耦合分析,耦合算法不仅考虑了温度对流体运动黏度的影响,而且可计算裂隙中流体与相邻岩块间渗流-传热过程以及两者间的渗流量和热量交换。通过与已有近似解析解相比较,验证了复合单元耦合算法的可靠性。算例分析表明,渗流-传热耦合作用对裂隙岩体的渗流场和温度场均有一定的影响。分析了不同岩块热传导系数和裂隙开度对热能提取效率的影响,结果显示,岩块热传导系数越大、裂隙开度越大,低温流体从高温岩块中吸取的热能会较多,出口处流体温度下降得较快。