考虑非达西效应的酸蚀裂缝流场数值模拟     

郭建春  庄园  刘超 《岩土力学》2015,36(11):3315-3321

酸压改造后的酸蚀裂缝是储层流体的主要流动通道,研究流体在酸蚀裂缝中的流动规律是十分必要的。本文介绍了目前裂隙流动研究中的4种常用控制方程及各自的适用条件,确定了Navier-Stokes方程为酸蚀裂缝流场数值模拟的控制方程。为了分析酸蚀裂缝流场分布规律以及非达西效应对裂缝导流能力的影响,利用逆向工程技术对两种不同刻蚀形态的酸蚀岩样壁面进行了实体重构,并采用有限元数值模拟方法进行了不同流量下的酸蚀裂缝流动试验。结果表明：酸刻蚀形态和裂缝接触关系对流场分布的影响较大。隙宽分布平滑的均匀刻蚀裂缝,其流态稳定、曲折度低,但由于裂缝开度较窄且比表面较高,边界层效应明显,流体流动时产生的黏滞阻力较高;沟槽裂缝曲面粗糙,隙宽分布复杂,流体流动时流态不稳定,曲折度高,在高流量下会产生明显的涡流流动,增大惯性阻力。裂缝通道存在缩颈现象会引起流体绕流和多次加减速,产生额外的压力损耗。随着模拟流量的增大,压降与流量会逐渐偏离线性关系而呈现出非达西流动现象。酸蚀裂缝壁面越粗糙,产生非达西效应时的临界流量和临界雷诺数就越小,在相同流量下非达西效应就越强烈,导流能力下降速率更快。  相似文献   

东亚一次典型切断低压引起的平流层空气深入侵过程的分析   总被引：2，自引：0，他引：2  

李丹  卞建春  范秋君 《中国科学:地球科学》2014,(10):2315-2327

利用ERA-Interim再分析资料、卫星资料以及轨迹模式,对2010年6月19-23日东亚夏季一次典型切断低压（COL）过程中的动力、热力及化学结构进行了分析,并详细分析了平流层空气深入侵过程和路径.AIRS臭氧资料与臭氧探空资料分析表明,在COL发展成熟阶段,由极区高位势涡度、高臭氧库区脱离出来的空气在COL的中心形成一个局地高位势涡度与高臭氧浓度区域,并在对流层中上部出现臭氧次峰结构.前向轨迹模式模拟结果表明：COL形成前期,高空槽加深,槽后偏北风急流可以引起极区下平流层空气向中纬度对流层中低层侵入,从而使对流层中低层臭氧浓度升高;COL发展成熟阶段,可以引起平流层空气的＂旋转式＂入侵.最后,应用后向轨迹模式对成熟阶段COL内部及周围空气块源地做进一步模拟分析.结果表明：（1）COL中心高浓度臭氧空气块源地有两个,一是中西伯利亚北部上空的副极地涡旋,这部分气块对COL中心的高臭氧浓度起主要作用;二是90°E以西,50°N附近的温带急流轴左侧的气旋式风速切变区.（2）COL周围低臭氧浓度的气块源地也有两个,一是COL底部臭氧浓度相对较低的空气块主要来自急流轴右侧反气旋式风速切变区,以平流运动为主;二是COL前部及后部的空气块主要来自COL南侧低层暖区,以上升运动为主.  相似文献   

吉林省饮水型砷中毒区地下水砷的分布规律与成因研究     

汤洁  卞建民  李昭阳  张楠  梁爽  邴志武 《地学前缘》2014,21(4):30-36

吉林省饮水型砷中毒区是继中国内蒙古和山西病区后发现的新病区。该病区主要分布在吉林省西部的通榆县和洮南市,其水文地质单元属于松嫩平原大型蓄水盆地的西部,是由第四系潜水、承压水和新近系承压水组成的多层结构的含水系统。采用瞬时采样法采集了区内潜水和承压水样品,共194份;通过GIS的空间叠加技术、化验与测试技术,进行了区域水化学环境特征与饮水型砷中毒的关系研究。结果表明：受区域地质构造控制,在低洼地带堆积了巨厚的粉砂淤泥质冲积物和富含有机质的湖积物,为地下水砷的赋存提供了空间。区域地下水砷含量的范围值为0.001~0.339 mg·L-1,水砷价态以As(V)为主,高砷水主要分布在由若干隆起形成的中间低洼地带中地下水埋深大于10 m的潜水、第四系和新近系承压水含水层中。高砷地下水的形成与特定的水文地质条件和水化学环境有关,氯化物重碳酸钠型水中的砷含量最高。臭葱石（FeAsO4·2H2O）等含铁、含锰矿物在进入地下水的溶解过程中,形成铁、锰的氧化物和砷的化合物,如砷酸盐和亚砷酸盐。伴随着水环境中Eh的降低,氧化物被还原形成更为活泼的离子组分,吸附在氧化物表面的含砷化合物进而解吸,使砷从含水层的沉积物中向水中溶解和迁移。  相似文献   

汉江上游谷地与渭河谷地黄土化学风化程度比较     

卞鸿雁  庞奖励  黄春长  查小春  王学佳  高鹏坤  李欣  王蕾彬 《地理研究》2014,33(4):654-664

比较汉江上游谷地及渭河谷地典型黄土剖面的元素组成、化学风化强度及常量元素迁移特征,揭示秦岭南北两侧黄土-古土壤剖面的成壤强度及其所指示的环境演变特征,两者差异及共性如下：① 两剖面化学组成均以SiO₂、Al₂O₃和Fe₂O₃为主,元素组成均一且高度混合,与上部陆地壳（UCC） 的化学成分十分接近,该些证据均指示两区域黄土是来源广泛并经过充分混合的风尘堆积产物。② 据CIA 值可判定MTS 及YHC 剖面均经历了中等风化作用,比较两剖面CIW值、A-CN-K三角图投点特征及元素迁移率知,汉江上游谷地的黄土-古土壤序列经历的化学风化作用更强,Ca 及Na 元素的丢失率更高,Al、Na、Mg、Si 等常量元素的迁出率更大。③ 依据Fe、Na迁移率的全剖面变化曲线知,汉江上游谷地与渭河谷地自全新世以来经历了相同的气候演变阶段,均记录了6000-5000a BP的干冷气候事件。  相似文献   

北半球平流层中低层纬向风季节转换及转换层特征的分析研究   总被引：2，自引：1，他引：1  

周昕家  陈洪滨  卞建春 《气候与环境研究》2011,16(5):565-576

使用1979～2005年NCEP/NCAR 再分析数据,分析了北半球平流层中低层（300 hPa至10 hPa）纬向风的季节转换规律,并采用二维空间场相似性方法确定了平流层的季节过渡日期。分析表明,平流层大气环流基本为冬夏二元状态,冬夏转换具有突变性;其季节过渡在纬向是接近同步进行的,而在经向则有时间差异,无论是冬夏转换还是夏冬转换高纬都要早于低纬。在平流层中部（10～70 hPa）季节过渡是自上而向下进行的;而在平流层下部（100～200 hPa）季节过渡的上下传递关系则比较复杂,在不同的纬度带有不同的表现。在北半球热带外地区,平流层中部东风期的起止日期与相似性方法计算得到的平流层季节过渡日期之间具有较好的对应关系,在东风期之前和之后往往各存在持续10天左右的零风—弱风期。  相似文献   

东喜马拉雅构造结气候构造作用下热史演化的⁴⁰Ar/³⁹Ar年代学记录     

龚俊峰  季建清  周晶  陈建军  庆建春  孙东霞  韩宝福  钟大赉 《岩石学报》2009,25(3):621-635

以喜马拉雅山系为典型实例,究竟是气候作用还是构造作用引起山体隆升的问题已经成为地球系统科学研究中的重要前沿问题。无论是气候因素还是构造因素引起山体隆升,二者都与一个共同的地表过程——剥蚀作用相关,剥蚀作用对山体中地质体的影响可以用岩石矿物经历的热史演化来描述,所以,在造山作用研究中,山体或山脉的热史演化是揭开地质体经历地质过程、山体隆升研究的重要途径。利用河砂组成矿物来研究流域的地质过程和构造演化已经成为现代地质科学的重要手段。本文采集了雅鲁藏布江下游墨脱县以南约50 km处地东河段内的现代河砂,对其中的角闪石、白云母、黑云母及钾长石等四种矿物进行了高精度单颗粒激光⁴⁰Ar/³⁹Ar年代学测试,并进行了概率统计。地东河段河砂中富钾矿物⁴⁰Ar/³⁹Ar年代学统计结果显示,大峡谷流域的热史演化可以确定有多个阶段,分别可以识别出70~69、61~60、43~42、35~34、26~25、25~23、22~20、20~18、17~14、12~11、8~6、5~4及<2Ma等13个热史演化阶段。通过将上述热史信息与印度大陆与欧亚大陆碰撞角度和碰撞速率变化曲线的对比,可以确定70~69、61~60、43~42、35~34、22~20和12~11Ma等6个阶段的年代学信息是两大陆碰撞角度和碰撞速率变化事件在东喜马拉雅构造结热史上的记录;通过与全球深海氧、碳同位素记录曲线的对比,可以认为26~25、25~23、17~14、8~6、5~4和<2Ma等6个阶段的年代学信息是气候变化在东喜马拉雅构造结热史上的记录。东喜马拉雅构造结地质体热史演化是构造与气候相互作用的结果。  相似文献   

吉林西部地区高砷地下水砷的阈值分析及风险评价   总被引：1，自引：0，他引：1  

赵娟  李育松  卞建民  张丽姝  杨占梅 《吉林大学学报(地球科学版)》2013,43(1):251-258

高砷地下水导致的砷中毒是吉林西部地区近年来新发现的地方病。为评价饮用水中砷对人体健康产生的潜在危害,在野外调查、采样分析的基础上,开展了水砷安全阈值分析 ,确定了砷的总质量浓度0.05 mg/L为研究区的水砷安全阈值,建立了地下水健康风险评价模型,进行了地下水砷健康风险评价。结果表明:研究区地下水砷引起的个人年均风险度最高达2.11×10^-3 a^-1,其中高砷的第四系承压水中97.06%的采样点水砷对人体的个人年均致癌风险度,大于国际辐射防护委员会(ICRP)推荐的最大可接受值5.0×10^-5 a^-1;作为备用水源的第三系大安组、泰康组承压水69.57%采样点砷的致癌风险度也超过最大可接受风险水平。通过对风险度评价结果与砷中毒病情等资料的对比分析,风险评价结果与砷中毒病情基本一致,验证了评价结果的合理性。  相似文献   

气井水力压裂有效缝长评估及影响因素研究     

肖晖  郭建春  任山 《现代地质》2013,27(6):1434

为了准确确定气井压后有效缝长及其影响因素,提高川西须家河气藏水力压裂针对性,对于具备生产历史拟合条件的气井,利用数值模拟软件进行了生产历史拟合获得有效水力裂缝缝长,与采用净压力拟合方法获得的水力裂缝支撑缝长进行对比和拟合,获得了有效缝长和支撑缝长的关系式,计算了川西须家河储层单井压后有效缝长;采用灰色关联分析理论分析了各个参数对有效缝长的影响程度和对压裂设计的启示。结果表明：压后有效缝长与支撑缝长具有较强相关性(Le=00584 Lp1359 3),有效缝长明显比支撑缝长短;施工参数(特别是用液量)是影响须家河储层有效缝长的关键,而储层和隔层间应力差则是影响有效缝长的重要客观因素。该研究方法为水力压裂压后评估和提高压裂设计水平提供了较好的借鉴。  相似文献   

重复压裂转向机制流-固耦合分析     

岳迎春  郭建春 《岩土力学》2012,33(10):3189-3193

重复压裂已成为油田老井挖潜、稳产增产的重要技术手段,而地应力转向机制与压裂时机选择一直是制约该技术增产效果的关键问题。对ABAQUS有限元软件平台进行了二次开发,考虑储层孔隙度和渗透性随岩石体积应变的动态演化,实现了流体压力变化与岩石物性参数的全面耦合,并分析了重复压裂转向机制。结果表明,地应力转向现象普遍存在,人工裂缝对地应力的影响范围有限,而孔隙压力变化是造成地应力转向的主要因素;随着生产的持续进行,地层压力下降变缓,岩石体积应变变化趋缓,导致渗透率下降趋于平稳,应力转向距离逐渐增大并最终趋稳;应力差越大、应力转向距离越小,越难形成重复压裂转向裂缝。其研究结果实现了流-固耦合作用下地应力转向的可视化描述,直观地模拟结果有利于指导重复压裂的应用实施。  相似文献   

水平井多段压裂应力场计算新模型     

邓燕  尹建  郭建春 《岩土力学》2015,36(3):660-666

为了准确认识水平井多段压裂过程中井筒周围应力场变化,指导裂缝起裂和延伸机制研究,综合考虑井筒内压、地应力、压裂液渗流、热应力、射孔和先压开裂缝等因素的影响,根据应力叠加原理,建立了水平井多段压裂应力场计算模型。该模型利用位移不连续法,重点考虑了先压开裂缝在水平井筒周围水平面上产生的诱导应力大小,克服了裂缝诱导应力解析模型只能计算裂缝高度平面诱导应力大小的局限。结果表明,通过应力场模型进行的破裂压力预测与实际破裂压力值吻合度较高,验证了建立模型的准确性;人工裂缝形成后会对水平井筒周围应力场造成很大影响,在裂缝尖端出现应力集中,造成应力分量降低,在裂缝周围一定区域造成应力分量有较大的升高;多段压裂压开人工裂缝越多,应力之间干扰越严重,水平井筒周围应力分布越复杂。该研究对认识多段压裂存在先压裂缝干扰下后续裂缝的起裂和延伸机制,指导压裂施工具有一定意义。  相似文献