An extended finite volume method and fixed-stress approach for modeling fluid injection–induced tensile opening in fractured reservoirs     

Rajdeep Deb  Patrick Jenny 《国际地质力学数值与分析法杂志》2020,44(8):1128-1144

Fluid injection–induced tensile opening is modeled using an extended finite volume method (XFVM). An embedded fracture strategy is used for the flow problem, that is, the fractures are discretized using finite volume segments without resolving the grid around them. Further, the discontinuities across fractures are modeled using special basis functions. The fracture openings due to enhanced fluid pressure and the associated shear slip due to traction free boundary condition on the fracture segments are both modeled using these special discontinuity basis functions. Mass transfer between fractures and matrix is modeled using the pressure difference. The enhancement of fracture storativity due to tensile opening leads to stronger coupling between flow and mechanics. An iterative scheme relying on the fixed-stress approach for fractures, which conserves the stress dependent terms over each iteration of the flow problem, has been introduced. Tensile opening has been simulated for single fractures embedded in two- and three-dimensional matrices. The convergence criterion for sequentially implicit fixed-stress scheme for fractures embedded in elastic media is established and has been validated numerically. Further, for 2D simulations, the effect of the matrix permeability for fracture propagation due to tensile opening has been studied.  相似文献   

联合GPS和GRACE观测研究日本M_W9.0地震震后变形机制          下载免费PDF全文

梁明  王武星  张晶 《地球物理学报》2018,61(7):2691-2704

利用GPS和GRACE观测数据研究了日本M_W9.0地震的震后变形特征.GPS观测显示，区域震后位移呈现随指数函数变化特征，变化速率符合大森公式的衰减特性；近五年的震后水平位移累积已达到东向60~165 cm，南向20~65 cm的量值，距震中较远站点已超过同震变化量，且震后变形仍然持续.GRACE观测到显著的震后重力变化，地震破裂两侧的重力变化总体均呈上升趋势，但海洋侧的变化速率较快.联合震后余滑和黏弹性位错理论对震后变形进行了模拟，探索了GPS和GRACE观测的综合应用方法.研究发现，综合考虑震后余滑和黏滞性松弛效应可以对日本地震的震后变形做出较合理的解释，震后初期余滑起主要作用，1至2年以后逐渐减弱，黏滞性松弛作用逐渐增强.在震后变形模拟和区域黏滞性结构反演中形成GPS和GRACE观测结合应用的方法，先基于震后GPS形变估算区域黏滞性结构，而后利用GRACE观测修正深部的黏滞系数，并综合利用这两种观测微调浅层黏滞系数，最终确定区域黏滞性结构.基于该方法反演了日本震源区的地幔黏滞性结构，地震断层破裂两侧的流变参数存在差异，大陆侧的地幔顶层黏滞系数在1.0×10¹⁹ Pa·s量级，而海洋侧的则略小于大陆的，在6.0×10¹⁸ Pa·s量级.  相似文献   

地壳脆塑性转化带非稳态流变与震后松弛变形机制     

周永胜  戴文浩 《地学前缘》2022,29(1):403-412

大陆浅源地震密集分布层称为地震层,该深度处于石英脆塑性转化带,其变形除受温度控制外,地震周期各阶段变形随应变速率和应力发生变化,从间震期的稳态蠕变转化为同震破裂和震后松弛阶段非稳态蠕变。与间震期长期蠕变相关的野外塑性变形和稳态流变实验研究非常多,而与震后松弛相关的地壳深部脆塑性转化和非稳态蠕变研究非常有限,更缺少非稳态流变的本构方程。震后松弛阶段的断层滑动研究和基于GPS观测数据反演地壳形变研究都依赖于非稳态蠕变实验数据及其流变模型。本文介绍了野外断层脆塑性转化带非稳态流变和高温高压非稳态流变实验研究进展,分析震后松弛阶段断层脆塑性转化带的变形特征与变形模式,讨论了非稳态流变与脆塑性转化带强度定量化研究中存在的问题。  相似文献   

基于库仑应力变化分析巴颜喀拉地块东端的强震相互关系   总被引：10，自引：3，他引：7       下载免费PDF全文

徐晶  邵志刚  刘静  季灵运 《地球物理学报》2017,60(10):4056-4068

本研究基于分层黏弹介质模型,考虑同震位错效应和震后黏滞松弛效应,分析巴颜喀拉地块东端1976年松潘地震序列、2008年汶川8.0级地震、2013年芦山7.0级地震和2017年九寨沟7.0级地震等多次大地震的可能存在的触发关系,计算大地震引起的周边各主要断裂的库仑应力变化.结果显示,1976年松潘地震序列各次地震间关系密切,存在明显的相继触发作用;综合考虑同震和震后效应,汶川8.0级地震对同属于龙门山断裂带的芦山7.0级地震有触发作用,且震后效应影响不可忽略;1976年地震序列,特别是1976年8月16日7.2级地震促进了2017年8月8日九寨沟7.0级地震的发生;汶川地震对九寨沟地震的影响研究中,采用不同的汶川地震同震位错模型,计算结果有差异.综合考虑多次大地震对周边断裂带的影响,龙门山断裂带南段、鲜水河断裂带中南段、平武—青川断裂北段、灌县—安县断裂北段、文县断裂的累积库仑应力增加显著,巴颜喀拉地块东端的东昆仑断裂带东段、迭部—白龙江断裂带西段以及金沙江断裂带库仑应力亦有所增加.综合考虑各重要断裂带已有的大地震危险性分析结果和库仑应力变化计算结果,龙门山断裂带南段、鲜水河断裂带中南段、东昆仑断裂带玛沁—玛曲段和金沙江断裂带的发震紧迫性有所增强,需引起关注.  相似文献   

马兰黄土动强度及其微结构变化实验   总被引：1，自引：0，他引：1  

王念秦  罗东海  姚勇  陈效星  杨建国 《工程地质学报》2011,19(4):467-471

黄土斜坡灾害已经成为黄土地区农村城镇化及交通建设的瓶颈,是当前地质灾害领域的研究热点.因震(振)动影响而降低黄土强度、改变黄土自身结构形态的研究是揭示黄土斜坡灾变机理的基础.基于GDS试验系统,采用应变控制等效正弦波逐级加载方式,进行马兰黄土动三轴试验;利用扫描电镜,观察马兰黄土试验前后微结构变化.试验结果表明:马兰黄...  相似文献   

饱和砂岩的黏弹行为的实验研究   总被引：1，自引：0，他引：1       下载免费PDF全文

席道瑛  徐松林  席军  易良坤  杜赘 《地球物理学报》2011,54(9):2302-2308

通过Metravib热机械分析仪,用正弦波进行加载,实验时固定静载为100 N,正弦波动载荷恒为60 N,将总载荷控制在屈服点以下;在温度为-50～125℃,升温速率为1℃/min,频率为5～1000 Hz的条件下,对泵油饱和长石砂岩、彭山砂岩样品进行单轴循环加载实验,求取泵油饱和长石砂岩和彭山砂岩的衰减、耗散角、模量...  相似文献   

利用激发极化驰豫时间谱确定渗透率的实验研究   总被引：1，自引：1，他引：0  

童茂松  王伟男  范清华  姜亦忠  王荣  杜国同 《吉林大学学报(地球科学版)》2004,34(4):625-629

激发极化驰豫时间是孔隙大小的函数,采用奇异值分解方法对激发极化衰减曲线进行多指数反演,得到光滑的驰豫时间谱,该谱呈现多峰特性.实验结果表明,溶质对该谱的影响主要是由于溶质离子的扩散系数不同所致.对于同一块岩心,衰减谱随扩散系数的增大而向小驰豫时间方向移动.结合岩心地层因素F,研究了激发极化驰豫时间几何平均值Tg与岩石的渗透率K的关系,结果表明,logK和log(T1/2g/F)、log(Tg/F)呈现良好的线性关系.  相似文献   

Response of a tunnel deeply embedded in a viscoelastic medium     

Thomas J. Birchall  Ashraf S. Osman 《国际地质力学数值与分析法杂志》2012,36(15):1717-1740

This paper presents a three‐dimensional energy‐based solution for the time‐dependent response of a deeply embedded and unsupported semi‐infinite tunnel of circular cross‐section. The tunnel is taken to be excavated quasi‐instantaneously from an infinite rock body that initially exhibits an isotropic stress state and that is made up of a homogeneous, isotropic and viscoelastic material. The viscoelastic behaviour is modelled by means of Burger's model, and the rock is taken to behave volumetrically linear elastic and to exhibit exclusively deviatoric creep. This viscoelastic problem is transformed into the Laplace domain, where it represents a quasi‐elastic problem. The displacement fields in the new solution are taken to be the products of independent functions that vary in the radial and longitudinal directions. The differential equations governing the displacements of the system and appropriate boundary conditions are obtained using the principle of minimum potential energy. The solutions for these governing equations in the Laplace domain are then obtained analytically and numerically using a one‐dimensional finite difference technique. The results are then transformed back into the time domain using an efficient numerical scheme. The accuracy of the new solution is comparable with that of a finite element analysis but requires much less computation effort. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.  相似文献   

Temporal electronic structure of non-resonant Raman excited virtual state of P-nitroaniline by 514 nm excitation via bond polarisabilities     

王培杰  方炎  吴国祯 《海洋学报(英文版)》2010,29(11)

We have studied the temporal bond polarisabilities of para-nitroaniline from the Raman intensities by the algorithm proposed by Wu et al. in 1987 (Tian B, Wu G, Liu G 1987 J. Chem. Phys. 87 7300). The bond polarisabilities provide much information concerning the electronic structure of the non-resonant Raman excited virtual state. At the initial moment by the 514.5 nm excitation, the tendency of the excited electrons (mapped out by the bond polarisabilities) is to spread to the molecular periphery, and the electronic structure of the Raman virtual state is close to the pseudo-quinonoidic state. When the final stage of relaxation is approached, the bond polarisabilities of those peripheral bonds relax faster than those closer to the molecular core, the phenyl ring. The molecule is in the benzenoidic form as demonstrated by the bond polarisabilities after relaxation.  相似文献   

鲜水河断裂带北西段跨断层基线变化机理探讨   总被引：1，自引：1，他引：0       下载免费PDF全文

李玉江  陈连旺  刘少峰  季灵运  占伟 《地球物理学报》2017,60(2):554-563

2013年芦山M_s7.0地震发生后,鲜水河断裂北西段的侏倭、虚墟等跨断层测点基线测项均出现不同程度的异常变化,异常核实结果认为基线异常属实.该异常变化是否与芦山地震的发生存在一定关联性,值得深入研究.本文首先分析芦山地震发生前后鲜水河断裂北西段不同基线长度的变化特征.基于鲜水河断裂带及邻区三维非线性黏弹性有限元模型,以GPS观测资料、同震静态滑移量作为约束,通过开展多组数值模拟实验,探讨下地壳不同流变特征下,芦山地震发生前后不同阶段,不同跨断层基线长度的时序动态变化特征.初步研究结果表明,1)侏倭、虚墟基线测点原始观测资料均表现出地震发生时基线长度减小,发生后短时间内反向快速恢复及增加的协同变化;2)在以GPS观测数据为约束的块体间差异性运动的动力学边界条件下,鲜水河断裂表现为左旋走滑运动;3)模拟结果显示,地震发生时测点间距离迅速减小,表现为断层右旋的特征,这与实际观测资料反映的结果一致;4)鲜水河断裂带两侧地块的下地壳黏滞系数分别取10~(18)Pa·s、10~(19)Pa·s时,由于黏弹性松弛效应的影响,造成基线长度在地震发生后短时间尺度内快速增加.对比分析认为,地震后短时间内实测资料反映的基线长度快速增加的特征可能是黏弹性松弛效应与构造作用共同作用的结果.  相似文献