砂岩压实作用研究现状及进展

砂岩压实作用研究主要包括压实作用机制、影响因素和响应特征三方面内容，重点阐述了砂岩压实作用模型与数值模拟研究、压实作用物理模拟与数值模拟融合研究两方面的新进展，结果表明:1）压实作用模型包括机械压实作用和化学压实作用模型，机械压实作用模型重点介绍了石英砂岩的粒间体积-深度曲线；而化学压实作用模型是与压溶作用相关的溶解作用和胶结作用，着重介绍了压溶成因的石英胶结作用。2）压实作用物理模拟与数值模拟的融合研究，主要是在压实作用机理认识基础上，通过压实模拟实验，建立基于实验数据的压实作用模型，进而开展数值模拟研究。最后指出压实作用研究趋势将朝着砂岩组分更加复杂的压实作用模型、压实作用与流体流动耦合、垂向-侧向多动力学机制、砂岩-泥岩协同机制、构造-沉积-成岩"三相"耦合的压实作用数值模拟等方面发展。     

ERT在水合物在线监测中的应用:以结融冰过程为例

电阻率层析成像技术(ERT)作为一种岩心尺度的可视化测试手段,在天然气水合物成藏-开采过程模拟方面具有广阔的应用前景。目前国内专门针对天然气水合物合成-分解过程进行电阻率层析成像观测的报道较少。本文采用自主研发的天然气水合物电阻率层析成像测试系统,以冰的形成和融解过程为例,探讨了电阻率层析成像技术在天然气水合物可视化观测中的可用性。实验结果表明,电阻率层析成像技术能够实时在线监测沉积物体系中冰的形成和溶解过程,以及该过程中冰在沉积物孔隙中的分布规律。结冰-融冰过程中沉积物体系的电导率分布受温度、孔隙连通性、盐度因素影响,排盐效应对电导率不均匀性分布影响明显。研究结果对进一步开展电阻率层析成像技术在天然气水合物探测方面的应用有一定的参考意义。     

埋深对恐龙化石的影响效果研究

已发现的恐龙化石大多数埋藏在不同深度的地层中,不同埋深化石所受风化破坏程度不尽相同。为深入研究恐龙化石的风化机理,探究恐龙化石的保护措施和方法,重点分析埋深产生的侧向压力对恐龙化石强度和破坏特性的影响。通过有限差分软件FLAC3D进行数值模拟,揭示埋深因素对恐龙化石保存的影响程度。试验结果表明:围岩对恐龙化石施加的侧向压力是影响恐龙化石变形和强度特性的一个重要因素。在弹性变形阶段,恐龙化石的初始强度、峰值强度随侧向压力的增大而不断增大。当应力超过了恐龙化石极限强度后进入塑性变形,其初始强度、峰值强度逐渐减小,最终达到残余强度。     

基于“模拟实验”落实高中生地理实践力素养的培养与评价--以人教版高中《地理》必修1为例

模拟实验作为地理实践力的主要组成要素之一,在培养高中生求知探索品质、活用所学地理知识、锻炼动手能力等方面具有独特作用。本文结合新课标、校情、学情,划分了地理模拟实验的实践力表现水平层次,以人教版高中《地理》必修1中的热力环流、洋流、火山这三个有代表性的知识点为题材,进行校本化的模拟实验、水平划分和量化测评,实现地理实践力素养培养和评价的落地。     

多功能测绘模拟实验系统摄影装置的设计与应用

对多功能测绘模拟实验系统摄影装置进行优化设计,能够搭载单相机、五镜头倾斜相机和云台+单相机3种摄影装置,通过控制系统控制可移动轨道和摄影装置运行,并使摄影装置拍摄轨道下方的沙盘影像,模拟室外航空摄影测量,生产出沙盘的"4D"成果和三维沙盘模型等成果,实现摄影测量从影像数据获取、数据生产、成果应用的全过程模拟。     

极地深部冰层取心钻探孔壁水压致裂研究

为了维护极地深部冰层取心钻探工作中钻孔的稳定,避免孔内事故的发生,冰层孔壁的水压致裂问题是亟待解决的重要科学问题之一。本文在深入分析国内外冰层钻探资料的基础上,结合冰盖动力学相关理论,计算得出了钻孔所在区域冰层的密度、温度及内部应力随深度的变化规律。在此基础上,结合油气资源勘探水力压裂技术与冰层钻进钻井液等相关理论,建立了合理的孔壁压差计算方法,深入探讨了适用于深部冰层钻探孔壁水压致裂机理。研制了冰层钻孔水压致裂模拟实验装置,可分析研究不同围压条件下冰样的脆性变形机理。结合我国Dome A深冰心钻探工程实际,提出钻孔可能发生水压致裂的深度区域及孔壁所需的起始裂纹长度判定,以期为后续的安全高效冰层钻进提供重要的理论依据。     

ScCO2-H2O作用下不同煤级煤化学结构变化的实验研究

超临界二氧化碳（ScCO₂）–H₂O–煤地球化学反应可造成煤物理结构和化学结构的改变,对煤层注CO₂增采甲烷的有效性尤为关键。为了探讨ScCO₂-H₂O-煤反应对不同变质程度煤化学结构的影响,选择3个不同煤化程度煤样,在自主研制的ScCO₂-H₂O-煤地球化学反应模拟实验装置中模拟1000m埋深条件下煤样与ScCO₂和去离子水反应240h,并对反应前后的煤样分别进行了X射线衍射和拉曼光谱实验,对比分析了反应前后煤样晶体结构和碳有序度的变化特征。测试结果表明:ScCO₂-H₂O反应破坏了煤的晶体完整性和碳有序度,改变了煤的大分子结构,且对低阶煤和中–高阶煤具有不同的影响,反应提高了低阶煤的平行定向程度,使其结构更加紧凑,减小了面网间距,而使中–高阶煤中无序单元增加,面网间距增大。该研究结果为CO₂-ECBM项目实施中ScCO₂-H₂O作用对煤储层吸附解吸特征和孔渗特征影响的研究奠定了微观尺度基础。      

●●以下文章网络预出版（在线出版）于2022年12月20日，预计刊于《地质论评》2023年第69卷第1期(2023年1月15日发行纸质版）或2023年第69卷第2期（2023年3月15日发行纸质版）

元素富集机制的研究是重现成矿过程和查明成矿机制的基础,有助于深化对矿床的认识,为找矿提供理论依据。本文总结了近年来关于铅锌元素的迁移与沉淀机制的研究及其应用,包括3种铅锌迁移沉淀模式,4种含铅锌流体驱动模式,铅锌的迁移形式及其沉淀机制;同时简述了我国高温高压实验的发展历程以及4种高温高压模拟实验方法。重点介绍了4种高温高压实验模拟方法及其研究现状：① 高压釜实验;② 热液金刚石压腔—激光拉曼实验;③ 熔融毛细硅管—激光拉曼实验;④ 计算机模拟实验。从封闭—平衡—静止到（半）开放—非平衡—流动、淬火分析到原位观察,应是今后高温高压实验的发展方向。以地质特征为基础,采用高温高压成岩成矿模拟实验结合计算机模拟,精细刻画成矿过程并揭示元素富集机制不仅是解决实际地质问题的有效手段,更是很长一段时间内要为之努力的方向。     

含CaCl2水基聚合物钻井液沿井周地层渗透规律研究

利用微生物诱导碳酸钙沉积(MICP)技术来提高油气井固井二界面胶结质量近年来受到了越来越多的重视。当前,针对3 000 m以浅油气井已实现了含成矿微生物的固井水泥浆技术。为了使固井水泥浆滤液中的成矿微生物在二界面处高效发挥MICP作用以提高二界面胶结质量,还需在钻井过程中利用钻井液携带CaCl_2的渗透向井周地层中预先注入一定量的钙源。因此,有必要研究含CaCl_2钻井液在井周地层的渗透规律,从而合理控制CaCl_2的注入量和钻井成本。基于此,以当前常用的环保水基聚合物钻井液为基本载体,综合考虑钻井液渗透时在井壁处泥饼动态形成机理、井周地层物性参数变化规律以及含CaCl_2水基聚合物钻井液流变性等因素,利用理论计算与模拟实验相结合的方法,建立了含CaCl_2水基聚合物钻井液滤液沿井周地层渗透量及渗透距离的定量预测模型。该预测模型的计算结果与模拟实验测试结果吻合程度较高,证实该预测模型具有较好的可靠性,有助于为钻井生产企业合理优化钻井液和固井水泥浆施工工艺提供理论支持。     

烃源岩热模拟分子标志物演化特征及分子解析

为了研究地质体中分子标志物随热成熟度的演化规律,开展了烃源岩热模拟实验,并对产物进行了分子标志物定量及分子解析.结果表明,随着模拟温度的增高,三环萜烷和藿烷含量均逐渐降低,但降低幅度有差异,藿烷和高相对分子质量的三环萜烷降低幅度大于低相对分子质量的三环萜烷,导致在热模拟温度升至370℃的情况下,低相对分子质量三环萜烷的峰高高于藿烷;高相对分子质量甾烷含量降低幅度大于低相对分子质量甾烷,相同相对分子质量不同构型化合物甾烷热解速率不一致,同碳数 ααα 甾烷热解速率大于αββ 甾烷,低相对分子质量的甾烷定量结果随热模拟温度升高先降低后升高再降低;低碳数的芳烃含量随热模拟温度升高先降低后升高,高碳数芳烃含量则一直处于降低状态.分子解析认为,C19和C20三环萜烷主要来自于高碳数三环萜烷的裂解,藿烷的贡献极低;17α(H)C27三降藿烷(Tm)来自高碳数藿烷的贡献,18α(H)C27三降藿烷(Ts)没有其他化合物加入;相同质量前提下,C29甾烷裂解速率为:C29ααS>C29ααR>C29ββS>C29ββR;孕甾烷和升孕甾烷含量升高来自高碳数甾烷的裂解;低碳数的芳烃含量随温度升高来源广泛,高碳数芳烃主要起裂解作用.