松辽盆地古龙凹陷页岩油储层中的纳孔纳缝及其原位成藏理论初探

古龙凹陷青山口组页岩油的,地质资源量达151亿t,是重要后备的油气资源。用电子背散射(HDBSD)发现了古龙页岩油储层中纳米孔和纳米缝非常发育,电子探针表明这些纳孔纳缝均被沥青充填。纳米孔的直径多在10～50 nm,中位数在20～30 nm,形态多不规则,多呈多角形,主要是一种E-F纳孔,其次为E-E纳孔,多与纳米缝联结。纳缝宽度多在10～50 nm,中位数也在20～30 nm。它们主要是由黏土片(黏土域)的F-F凝聚形成的。黏土的凝聚与有机质密切相关。黏土胶体由于同晶置换会带负电荷,使得其周围会吸附带正电的金属阳离子,形成一个带正电的黏土团。这种带正电的黏土团又会吸附带负电的腐殖酸(有机质)和初步降解的藻,形成一个有机黏土絮凝体。这种有机黏土絮凝体进入生排烃门限后,由于生排烃有机质体积会收缩,体积收缩最高可达87%。生排出的烃会就近充填在这种收缩形成的孔隙中,又由于纳孔纳缝的毛细阻力(约12 MPa)等使得排出的烃无法运移出去便形成了古龙页岩油的特殊连续原位油藏。     

南海北部神狐海域细粒储层矿物组分对天然气水合物储集赋存的影响

为了探明矿物类型对于天然气水合物成藏的影响,笔者等利用南海北部神狐海域W07站位样品及其水合物饱和度数据,进行XRD全岩和黏土矿物测试分析、比表面积分析以及束缚水能力综合分析。结果表明,海床下110~127 m（即110~127 mbsf,meters below sea floor, 海床以下深度）为水合物储层段,海床下127~156 m为非水合物储层段。通过XRD分析可知,高石英及长石含量,低伊蒙混层含量的层段,比表面积与束缚水能力较低,说明其具有相对较好的孔渗条件,为水合物的运移与储集提供了良好的空间条件,因此形成水合物储层段;而在高伊蒙混层的层段中,比表面积较大,束缚水能力较强,其对甲烷气体及流体的吸附和束缚能力较强,对水合物成藏起到潜在的封隔作用,成为非储层段,储层与非储层段纵向叠置序列有利于优质水合物储层的形成。本次研究总结了矿物组分与优质水合物储层之间的关系,并揭示两者存在的潜在成因联系,以期丰富水合物富集成藏的基础理论,对未来南海北部天然气水合物的商业化开发提供支持。     

昆明呈贡石灰岩上覆红黏土干缩裂隙的温度效应

温度是影响土体干缩开裂的重要外部环境因素之一。为研究温度对红黏土干缩裂隙的影响,以昆明呈贡石灰岩上覆红黏土为对象,经风干、碾碎和筛分后,选取2 mm以下的细颗粒,用正方形钢化玻璃容器制备9个厚度为10 mm的饱和泥浆样,分成3组,每组3个平行样,利用控温烘箱分别进行30℃、50℃和70℃的干燥试验,试验过程中定时称重试样和对土样表面进行拍照,然后用PCAS软件对照片进行图像处理。结果表明：红黏土的蒸发过程可分为3个阶段,干缩裂隙的形成和发展可分为5个阶段;温度升高,干燥完成时间减短,常速率阶段的蒸发速率和蒸发量增大,最终含水率降低;初始临界含水率随温度升高而增大;随着土体含水率持续减小,表面裂隙率先缓慢增加,然后快速增大,最后趋于稳定;温度升高,裂隙交点数、裂隙条数、裂隙总长度和土块数减少,裂隙平均长度、裂隙平均宽度、表面裂隙率、土块平均面积、土块最大面积、干缩厚度和干密度增大。温度显著影响红黏土的水分蒸发过程,干缩裂隙的形成和发展,以及表面裂隙结构和形态。     

不同荷载模式作用下双层软黏土地基压缩特性研究

天津滨海吹填场区典型的“上软下硬”的双层软黏土地基具有复杂的物理性质和工程特性,其在不同荷载作用模式下的变形特性有所不同,在工程实践中往往会产生较大的工后沉降和不均匀沉降,从而导致修建于其上的建筑物出现诸多工程问题。现阶段对于不同荷载作用下吹填场区形成的“上软下硬”双层软黏土地基的变形特性及机理研究甚少,导致理论研究远远落后于工程实践,制约了吹填场区经济建设的快速发展,因此对此类地基的变形特性展开研究显得尤为重要。基于此,本文针对吹填场区“上软下硬”的双层软黏土地基,开展了反复荷载和恒定荷载作用下的一维固结试验和扫描电镜试验(SEM),得到了不同荷载模式作用下的压缩特性及其微观机理,为吹填场区双层软黏土地基变形模型建立及长期工后沉降预测提供理论依据。研究表明:双层软黏土地基的压缩系数和固结系数在反复荷载作用初期明显减小,而后缓慢减小直至趋于稳定; 与反复荷载相比,恒定荷载作用下试样的压缩系数初期值增加,固结系数初期值减小,其变化量均在40% ~50%的范围内; 当荷载等级一定时,反复荷载作用引起双层软黏土地基产生的沉降量相比于恒定荷载作用多30% ~45%; 随着荷载等级的增加,土样内部大孔隙受到挤压而减少,孔隙的圆度和定向性加强,土体结构更密实,均一化程度提高; 相比于恒定荷载模式,反复荷载作用下土样内部孔隙形状更接近于圆形,孔隙定向性更好,土体内部结构强化程度大,但有序性相对较差。     

有载冻融作用对深部重塑黏土抗剪强度影响的试验研究北大核心CSCD

深厚表土层冻结法凿井工程中,深部土体由于经历了高压冻融作用,导致其工程性质变化,认识冻融作用对其强度与变形影响,对于冻融病害防治有一定意义。本文通过室内试验对深部重塑黏土进行了有载冻融,并对不同干密度、围压、冻结温度和融化温度条件下的深部冻融重塑黏土进行三轴剪切试验,探讨有载冻融作用下深土重塑土抗剪强度的变化规律。研究结果表明:冻融作用使深部重塑黏土的偏应力-应变关系由软化型转变成硬化型;同时,经冻融作用后其抗剪强度与割线模量都产生了一定的下降,在本试验条件下,抗剪强度最高下降了48.8%,割线模量E_()最大下降了72.0%。通过对各影响因素的显著性分析,发现初始干密度对抗剪强度和割线模量影响最为显著,围压对两者的影响最弱。     

Inverse Analysis of Deep Excavation Using Differential Evolution Algorithm

This paper presents the applications of the differential evolution (DE) algorithm in back analysis of soil parameters for deep excavation problems. A computer code, named Python‐based DE, is developed and incorporated into the commercial finite element software ABAQUS, with a parallel computing technique to run an FE analysis for all trail vectors of one generation in DE in multiple cores of a cluster, which dramatically reduces the computational time. A synthetic case and a well‐instrumented real case, that is, the Taipei National Enterprise Center (TNEC) project, are used to demonstrate the capability of the proposed back‐analysis procedure. Results show that multiple soil parameters are well identified by back analysis using a DE optimization algorithm for highly nonlinear problems. For the synthetic excavation case, the back‐analyzed parameters are basically identical to the input parameters that are used to generate synthetic response of wall deflection. For the TNEC case with a total of nine parameters to be back analyzed, the relative errors of wall deflection for the last three stages are 2.2, 1.1, and 1.0%, respectively. Robustness of the back‐estimated parameters is further illustrated by a forward prediction. The wall deflection in the subsequent stages can be satisfactorily predicted using the back‐analyzed soil parameters at early stages. Copyright © 2014 John Wiley & Sons, Ltd.     

粉质黏土堤防漫溢溃决试验

为研究粉质黏土堤防漫溢溃决破坏过程及其对水流要素和土体性质的响应规律,以河道流量、筑堤土体含水率和孔隙率为变量,在弯道水槽中开展了9组堤防漫溢溃决概化试验.通过试验发现,粉质黏土堤漫溢溃决溃口发展过程可分为垂向侵蚀和横向扩宽两个阶段,垂向侵蚀阶段以"陡坎"后退为主要形式;筑堤土体含水率与孔隙率不仅影响了溃口垂向侵蚀以及横向扩宽速度,而且决定了溃口最终形态,河道流量主要影响堤防溃口的横向扩宽速度;溃口处流速以及下游水位变化受溃口高度的制约.拟合得到土体黏聚力与土体含水率、孔隙率的相关关系式;通过试验数据提出了由土体黏聚力和水流参数表达的"陡坎"侵蚀后退速度计算公式,证明具有一定合理性.     

地质流体对砂岩储层黏土矿物的影响——以渤海海域古近系为例

根据偏光显微镜、扫描电镜和X-衍射等分析手段获取的数据和资料,分析对比了早期沉积水介质、幔源CO2流体、大气水、超压流体和充注烃类等对储层黏土矿物的控制作用。研究表明,早期沉积水介质是储层黏土矿物的决定性因素,微咸水-半咸水湖盆储层黏土矿物以伊利石为主,淡水湖盆储层黏土矿物以高岭石为主;幔源CO2流体侵位后带来明显的储层改造和热波动效应,储层中I/S中S%含量低于同深度泥岩,储层中高岭石含量明显偏高。欠压实超压储层中黏土演化明显滞后,表现在I/S中S%含量低于同深度泥岩和常压储层。油气层高岭石含量往往远高于相近深度的水层,可能与充注烃类携带的有机酸的溶蚀作用有关,另外,烃类充注后形成的惰性成岩环境也有利于高岭石的保存,高岭石的高含量带常与油层及高渗层相对应;受大气水淋滤的储层,以长石大量溶蚀,富含高岭石为特征,储层孔隙度一般较高。     

The influence of freeze-thaw cycles on the granulometric composition of Moscow morainic clay

The freeze-thaw cycling process considerably changes the composition,structure,and properties of soils.Since the grain size is the most important factor in determining soil characteristics,our current research primarily aims to investigate dynamic changes of the soil fraction when exposed to freeze-thaw conditions.We observed two series of Moscow morainic clayey specimens(g QmII):(I) the original series,and(II) the remolded series.We subjected each series of soil specimens to different frequencies of freeze-thaw cycles(3,6,20,and 40 cycles),and we used granulometric tests to analyze both series before and after exposure to freeze-thaw conditions.As a result of our experiments,the granulometric compositions tended to be distributed evenly after 40 freeze-thaw processes(i.e.,content of fraction for 0.1–0.05 mm was increased after 40 freeze-thaw cycles) because the division of coarse grains and the aggregation of fine grains were synchronized during the freeze-thaw process.The soil grains in both series changed bi-directionally.In the original series,changes of the sand grains were conjugated with the clay grains,and in the remolded series,changes of the sand grains were conjugated with the silt grains,because potential energy difference caused the division and aggregation processes to relate to the counteraction process.The even distribution of soil grain size indicated the state of equilibrium or balance.The granulometric compositions were altered the most during the sixth freeze-thaw cycle,because the coefficient of the intensity variation of the grain fineness(Kvar) had its maximum value at that time.