水力内割刀在中国东部海区科学钻探套管卡阻事故处理中的应用

中国东部海区科学钻探CSDP-02井完钻井深2843.18 m。为后续开展相关科研工作,完井后要进行扩孔钻进施工。扩孔前需起拔井内φ114 mm套管,由于套管在井内时间较长,井壁失稳,套管起拔遇卡,无法正常起出。采用水力内割刀工艺,分段割取遇卡套管,提高单次起拔遇卡套管长度,经济、高效地解决了该井套管卡阻事故。本文结合工程实例,对水力内割刀的使用方法及要点进行了阐述。     

深海采矿循环式水力集矿系统设计与数值研究

为使深海采矿作业更为高效、环保,提出了一种用于深海采矿的循环式水力集矿系统设计方案。该系统主要由集矿头、矿-沙分离器、水-沙分离器、水泵以及连接各部件的管道组成。采用基于欧拉法的液固两相流计算模型对该系统的关键问题,即矿-沙分离器和水-沙分离器的泥沙颗粒流动进行数值研究。相间拖曳力采用Richardson-Zaki模型。液相与固相湍流分别采用标准k-ε模型和Tchen湍流响应模型。该模型经验证对于直径0.165 mm与0.27 mm细颗粒具有较高精度。利用该模型,以0.165 mm泥沙颗粒为例,得到了两种分离器的分离效果与入口流速之间的规律,分析了两者颗粒浓度分布与流场特征。结果表明,两种分离器的性能均与入口流速有关,在选取适当入口条件时均可取得良好效果。     

珠江三角洲河网一维水动力模拟的有限元法

仿照四点隐式差分法在每个单元内部形成独立的单元方程组,改进有限元软件包RMA对潮汐河网水动力进行一维数值模拟.通过空间、时间上的离散,利用Galerkin法弱形式构造圣维南方程组的有限元控制方程组,运用Newton_ Raphson 法和FRONT法求解非线性总体方程组,结合边界条件和初始条件求得数值解.根据2001年实测数据,对珠江三角洲河网进行了水动力数值模拟计算,其计算结果与实测值、经典FDM计算值相符.     

Application of integrated geophysical interpretation on accumulation body

Integrated geophysical interpretation is a method of combinating different geophysics prospecting methods based on different physical properties of accumulation. As different geophysical methods own different interpretations and varying detection accuracies, the key issue becomes how to integrate the results of several geophysical methods to corrently carry out a comprehensive explanation. Based on different geophysical results, the authors proposed an integrated geophysical explanation method and successfully applied it in practical engineering problems.     

基于康达效应的海底集矿装置流场与集矿特性试验研究

海底集矿作为深海矿产资源开发的核心技术之一,直接影响到矿石采集效率和海底沉积物受扰动程度。基于康达效应的水力集矿装置因具有结构简单、可靠性高及对海床扰动小等优点,受到广泛关注。针对基于康达效应的水力集矿头模型进行3种类型的试验研究：1)利用粒子图像测速(PIV)技术测得集矿流场速度分布,试验发现流体质点在靠近凸曲面壁处流速和沿法线速度梯度较大,而远离凸曲面壁处则相反;2)通过高速摄像和图像处理获得球形矿粒运动轨迹和速度,试验发现了不同射流流速下5种典型矿粒运动形态;3)分析了射流流量对矿粒采集率的影响,试验得到了颗粒采集率关于射流流量的变化曲线,并根据变化特征划分为增长区、缓变区和跃升区。研究可为新式集矿装置的优化设计与性能分析提供参考。     

闽江口河网二维潮流数学模型

应用“河网正交贴体坐标”技术拟合闽江河口多汊道河网，将网格控制在河道有效区域内，使网格空间步长大大缩小，提高了计算的可信度，应用“矩阵追赶法”和“非线性二维潮流模型”等求解方法，很好地模拟了闽江河口复杂的潮流场，计算时间步长可长达10min。该数学模型已在闽江口等多个工程中得到应用，效果良好。     

现代黄河水下三角洲粉土的临界水力坡降探讨

通过室内试验，测定不同密实度粉土的临界水力坡降。由试验结果可以看出，粉土的临界水力坡降与一般砂土有着较大差异，一般耗生土临界水力坡降icr＝（ρ-ρw）/ρw，变化范围在0.8-1.5之产，而现代黄河水下三角洲粉土的临界水力坡降为9.5-16.5。同时对土体进行受力分析，考虑颗粒间的凝聚力，对以上结果产生的机理,工找出临界水力坡降与其物理性质指标之间的关系。     

弱透水层瞬态水力参数的地质统计反演识别研究

弱透水层释水变形伴随着水力参数(渗透系数K和贮水率Ss)的瞬态变化,传统的“移动窗口”式反演方法假定每个反演窗口的初始状态是静态的,这与弱透水层释水变形存在明显滞后效应的实际情况不符。本文提出了在高维参数反演优化情境下,时间域上模型参数的动态变化可与空间域上模型参数的一维非均质性等价,因而可用地质统计反演方法可用于识别弱透水层瞬态K和Ss的新思路,实现了该方法在水文地质领域的创新性应用。以上海越流含水层系统为例,运用似线性地质统计反演算法,高精度地拟合了F16分层标处的长观变形数据,获取了原位透镜体状弱透水层K和Ss的瞬态特征。反演结果显示,观测时段内K的变幅为1. 02×10-5~5. 89×10-4 m/a,平均值为1. 38×10-4 m/a,Ss的变幅为4. 34×10-4~6. 02×10-3 m-1,平均值为2. 65×10-3 m-1。基于反演所得参数瞬态特征,分析原位弱透水层在1994年前后分别以弹性和塑性变形为主,弱透水层K呈现与含水层水位相反的季节性变化特征,该现象可能与渗流力作用下细粒物质在含水层与弱透水层透镜体交界面附近的对孔隙的阻塞和疏通作用有关。该方法可获取完整观测时段内水文地质参数的动态变化轨迹,在计算评价地表水 地下水交互领域的河床渗透性、原位修复领域的渗透反应墙渗透性等的动态演化特征方面具有潜在的应用价值,并可作为构建水文地质领域、岩土工程等领域有关本构模型的有效辅助手段。     

一维稳态入渗时非饱和土基质吸力分布

雨水的入渗和蒸发对土体的其质吸力分布有着重要的影响作用。利用水相连续性条件、广义Darcy定律及Gardner关于非饱和土导水系数和基质吸力的经验公式,建立并求解出非饱和土一维稳态渗流情况下基质吸力沿深度变化的关系表达式。根据所解得的解析解,详细分析了在单一土层情况下参数α、入渗强度q和qlks对基质吸力分布的影响。     

河网非恒定流洪水演进法在防洪工程行洪论证中的应用

洪水演进作为模拟河道洪水的主要手段，在实际工作中得到越来越多的重视与应用。本文针对桂江平乐县城的河网特点，利用四点加权隐式差分格式对圣维南方程组进行离散，分别从上游的漓江、荔浦河、恭城河等三条河流洪水演进到平乐城区，求解各种频率、各种组合、各种设计洪水状况下，模拟防洪工程各种堤线布置状态下的洪水情况，从验证和计算的结果来看，水位、流量、流速都与实测值，以及沿程的历史调查洪水相吻合，从而为防洪堤结合城市建设而又科学的布置提供了依据。