页岩中气体的超临界等温吸附研究

页岩气等温吸附实验多为临界温度以上的吸附实验,其得到的吸附量为过剩吸附量。为了研究页岩气超临界等温吸附机理,运用重力法,在临界温度以上,分别进行了甲烷和二氧化碳在页岩中的高压等温吸附实验。在分析经典型吸附和超临界吸附区别的基础上,通过修改的超临界等温吸附模型(Langmuir方程和微孔充填(Dubinin Radushkevich,D-R))对实验数据进行了拟合。结果表明:简单的Langmuir方程可近似拟合甲烷吸附实验数据,但精度不高,且无法拟合二氧化碳的吸附数据;将吸附相密度作为可优化参数,修改的微孔充填模型和Langmuir模型能很好地拟合甲烷和二氧化碳的吸附数据,其中修改的微孔充填模型拟合效果最好,且回归得到的超临界甲烷吸附相密度同文献报道的一致,表明吸附气可能以微孔充填的形式存在。      

基于单程波偏移算子的地表相关多次波成像

在常规地震资料处理中,多次反射波被视为噪声并从地震数据中去除,以免在之后的地震资料解释中造成误解.而事实上,多次波也是地震信号,是照明波场的一部分,能够对地下构造成像的精度做出贡献.本文分析了多次波在传统单程波叠前深度偏移中产生构造假象的机制和表现,为实现基于单程波偏移算子的多次波成像,修改了单程波叠前深度偏移的边界条件,即将输入的震源波场用包含多次波的记录来替代,输入的记录波场用预测出的表层相关多次波来替代,实现了基于单程波偏移算子的地表相关多次波成像,并从理论上给出了其成像依据.通过基于二范式最小能量差原则求取的匹配因子,将多次波成像结果与一次波成像结果进行匹配叠加,应用多次波成像来弥补一次波成像的不足.简单模型验证了基于单程波偏移算子的多次波成像方法的有效性,最后对Sigsbee2B模型进行了一次波与多次波联合成像试算,盐边界高陡构造成像质量得到了明显改善.     

First-principles derivation of reactive transport modeling parameters for particle tracking and PDE approaches

Both Eulerian and Lagrangian reactive transport simulations in natural media require selection of a parameter that controls the “promiscuity” of the reacting particles. In Eulerian models, measurement of this parameter may be difficult because its value will generally differ between natural (diffusion-limited) systems and batch experiments, even though both are modeled by reaction terms of the same form. And in Lagrangian models, there previously has been no a priori way to compute this parameter. In both cases, then, selection is typically done by calibration, or ad hoc. This paper addresses the parameter selection problem for Fickian transport by deriving, from first principles and D (the diffusion constant) the reaction-rate-controlling parameters for particle tracking (PT) codes and for the diffusion–reaction equation (DRE). Using continuous time random walk analysis, exact reaction probabilities are derived for pairs of potentially reactive particles based on D and their probability of reaction provided that they collocate. Simultaneously, a second PT scheme directly employing collocation probabilities is derived. One-to-one correspondence between each of D, the reaction radius specified for a PT scheme, and the DRE decay constant are then developed. These results serve to ground reactive transport simulations in their underlying thermodynamics, and are confirmed by simulations.     

固体介质中孤立波的传播及演化特征

由于地球介质中广泛存在断裂、微裂缝等地质现象,实际地震资料中会出现形似孤立波的非线性地震现象。因此,对固体介质中孤立波的研究有利于解释这些非线性地震现象的形成机制。本文基于KdV方程,以雷克子波作为初始条件,采用伸缩子机理构建体力模型,利用有限差分的方法模拟了孤立波的演化过程。理论结果表明,非线性地震纵波可以从雷克子波逐渐演化成孤立波,而且地震波的初始振幅和频散系数对模拟结果也有重要影响。通过与实际资料的对比也能说明这种演化的可能性。同时根据方程系数矩阵中元素带状分布的特征,采用稀疏矩阵的存取方法,可以减小计算内存,提高计算效率。     

基于声学全波形反演的油气藏地震成像方法

岩性油气藏在我国天然气勘探开发中占有非常重要的位置,其分布区域的成像是合理布设井位,提高钻井成功率的关键之一.本文首先基于地下介质的声学近似和波场回传理论,利用频率域单程声波方程延拓计算地震波场,进行全波形反演,获得地层密度和体积模量的定量成像,并依据油气藏物性特征和流体饱和多孔介质岩石物理模型,简要讨论了孔隙度和饱和度与密度及体积模量的关系,明确了地震油气藏成像新概念.在此基础上,定义了基于流体体积模量和孔隙度的成像函数,进行油气藏成像.理论模型计算表明该方法是可行的.通过对西部地区某气田二维地震数据处理,实现了致密砂岩气藏成像,钻井结果证实了气藏区域成像位置的准确性和方法的有效性.     

基于单能窄束伽马射线算法计算高分辨率屏蔽自然伽马探测器的三维测井响应

本文应用单能窄束伽马射线理论建立高分辨率屏蔽自然伽马探测器三维测井响应的数值模拟算法.首先利用单能窄束原理,用稳态扩散方程描述伽马光子密度的空间分布,根据扩散方程基本解、放射源空间分布、探测器位置和屏蔽情况,将屏蔽探测器上的总伽马通量表示成放射性地层中的有效探测区域上的体积分和晶体表面上有效接收面的面积分形式.并根据伽马射线传播路径和探测器屏蔽情况,给出有效探测区域的解析表达式,通过数值积分法计算任意复杂情况下探测器上的自然伽马通量,获得伽马测井响应的3D数值模拟算法.并通过数值模拟结果与模型井数据的对比验证了该算法的有效性.最后通过3D数值模拟算法系统研究考察晶体形状（圆柱形晶体、方形晶体）、晶体长度、仪器在井轴中的位置（居中屏蔽探测器、贴井壁屏蔽探测器）、以及测速等不同情况下自然伽马测井响应,设计出新型高分辨率自然伽马测井仪器.     

辅助微分方程完全匹配层在声波方程数值模拟中的应用

在地震波数值模拟中,为提高算法精度,需要使用高阶时间更新格式,而普通的非分裂完全匹配层（PML）吸收边界局限于低阶时间格式。辅助微分方程完全匹配层（ADE PML）是一种可以适应任意阶时间格式的非分裂完全匹配层技术,且可以直接应用复频移拉伸算子以提高PML在高角度入射时的效果。作者将ADE PML应用于声波方程四阶Runge Kutta时间格式的数值模拟中,对其吸收效能进行了检验。数值模拟表明,复频移ADE PML在高角度入射时表现优于非复频移ADE PML。另外,不同辅助变量更新格式的吸收效果存在微小差异,显格式下计算结果与解析解吻合较好。长时间能量衰减计算表明ADE PML可以稳定至2 × 10⁵时间步。     

南黄海中部海底沉积物声阻抗特性

基于在南黄海中部海域获得的大量海底沉积物样品及其测试数据,分析讨论了该区域海底浅表层沉积物声阻抗特性及其与沉积物物理力学性质参数的相关关系。研究表明:研究区浅表层沉积物声阻抗呈现出分区域分布的特征,可分为西南部声阻抗高值区、东北部声阻抗低值区以及北西-东南向声阻抗梯度带3个区域。通过回归分析,建立了声阻抗与沉积物物理力学参数的经验回归方程。结果表明:声阻抗与密度、含水率、孔隙比、孔隙度、液限、塑限、塑性指数、压缩系数等参数的相关性较好,判定系数R²一般大于0.8,而与砂粒含量、黏粒含量、中值粒径、抗剪强度等参数的相关性相对较差,判定系数R²一般小于0.7。将声阻抗与物理力学性质的相关性和声速与物理力学性质的相关性进行了对比,结果表明,声阻抗与上述参数的判定系数R²均大于声速与上述参数的判定系数,从而表明声阻抗是一个能够更好地反映声学特性与物理力学性质关系的沉积物声学特性参数。     

CO_2 Density-Raman Shift Relation Derived from Synthetic Inclusions in Fused Silica Capillaries and Its Application

Abstract: The densities of CO2 inclusions in minerals are commonly used to determine the crystallizing conditions of the host minerals. However, conventional microthermometry is difficult to apply for inclusions of small size (< 5–10 μm) or low density. Raman analysis is an alternative method for determining CO2 density, provided that the CO2 density–Raman shift relation is known. This study aims to establish this CO2 density–Raman shift relation by using CO2 inclusions synthesized in fused silica capillaries. By using this newly-developed synthetic technique, we formed pure CO2 inclusions, and their densities were determined by microthermometry. The Raman analysis showed that the relation between CO2 density (D in g/cm3) and the separations (Δ in cm?1) between the two main bands (i.e. Fermi diad bands) in CO2 Raman spectra can be represented by a cubic equation: D (g/cm3)=0.74203(?0.019Δ3+5.90332Δ2?610.79472Δ+21050.30165)?3.54278 (r2=0.99920). Our calculated D value for a given Δ is between those obtained from two previously-reported equations, which were derived from different experimental methods. An example was given in this study to demonstrate that the densities of natural CO2 inclusions that could not be derived from microthermometry could be determined by using our method.