Study of fissured-rock seepage flow with isotope tracer method in single borehole

A systematic summary is presented describing the application of isotope tracer method in detecting seepage flow in a single borehole. In a single borehole, many hydraulic coefficients, such as flow velocity, direction of flow, vertical flow etc., can be obtained by using isotope tracer method. There are three conditions if a fissure intersects a borehole: vertical, parallel and tilt. According to each different condition, the formulation of flow velocity deduced by isotope dilution method is different. At the same time, well theory of blended borehole about fissure groups including single fissure group and multi-fissure groups, has also been discussed.     

低渗透裂缝性油藏注水突进特征分析——以八区下乌尔禾组油藏为例

八区下乌尔禾组油藏裂缝发育,尤其是垂向上的裂缝延伸高度较大。实验区内4个井组的井间示踪剂监测结果表明,示踪剂产出持续时间短,产出曲线尖而陡,注入水主要沿东西方向上的井排突进,甚至推进到二线和三线油井,且推进速度快,注水波及系数较小。注采井之间主要靠裂缝进行连通,且注采井之间的裂缝发育的规模和类型差异较大,注采井之间裂缝连通的条数从1条到几条不等,裂缝在不同层位之间的沟通作用致使层间窜流显像普遍存在。当注采井之间没有裂缝连通时,注入水就会聚集在注水井井底附近形成一个新的水体。     

立轴旋涡多圈螺旋流场特性研究

为描述进水口前立轴旋涡多圈螺旋的流场特性,运用数值模拟、试验研究和理论公式3种方法。其中,数模采用VOF法追踪自由水面,试验中用有色颜料作为示踪介质,3个方向速度的理论公式中增加了随轴向的变化。结果表明,在轴对称条件下,对数模、理论计算的速度分布进行对比分析,证实了旋涡流场不仅是径向的函数,而且还是轴向的函数。运用数值模拟具有能模拟各种不同边界条件的优势,还对非对称来流条件下形成的立轴旋涡进行了模拟。     

帧差与快速密集光流结合的图像法测流研究

图像法测流技术因其简便、高效、安全等优点得到了普遍的关注,开始应用于国内外水文站。目前主流的图像法测流技术通常采用天然水面模式作为示踪物,利用空域互相关法处理图像获得流场矢量,被称为大尺度粒子图像测速(LSPIV)。但该方法在天然河道流量测量中仍存在着较大不确定性及一致性差等问题,并且由于相关性匹配问题该方法的测量速度很难达到实时性测量要求。本文提出一种基于帧间差分与快速密集光流结合的分组图像法(FD-DIS-G)快速测流方法。首先,利用帧差法计算运动显著性图去捕捉到细微的水面运动来处理低流速下河流运动在视频中表现不明显的问题。其次,使用快速密集光流法(DIS)计算运动显著性图中小块区域之间的密集光流,小块区域和快速密集光流法结合能提高流量测量的精度和时效性。同时,设计了一种新的分组处理奇异值的方法,提高了算法的整体准确性,增强了算法的稳定性。本文将流速仪测量得到的垂线平均流速、平均流速以及断面流量作为比测标准,利用水文站所拍得的天然河道水流视频进行比测实验,实验结果表明,相比于广泛使用的LSPIV测量方法,本文方法在平均流速和断面流量上的精度有明显的提升,垂线平均流速的稳定性有显著的增强,并且实时性好。     

潮水流速对钻井隔水导管入孔影响的有限元分析

在钻完导管段后下隔水导管时,受潮水流速的影响,若潮水流速较大则会导致隔水导管入孔困难。通过有限元分析软件ADINA,建立了流体?海水与固体?套管相互作用的流固耦合有限元模型。经过分析可知,潮水流速越大,导管入孔时最终平衡状态下的横向偏移量越大;由于隔水导管的阻流作用,靠近导管前端潮水产生很强的绕流,导管后端附近区域产生局部涡流;在4种潮水流速（0.60、0.70、0.80、0.90 m/s）下,雷诺数及当量绕流阻力系数均处于合理区间;当钻井井眼扩径后井径为889.0 mm、下入508.0 mm隔水导管时,在潮水流速小于0.59 m/s时,不会发生遇阻现象;在潮水流速大于0.83 m/s时,会出现入孔困难现象。因此,建议潮水流速下降至0.59 m/s以下再下入隔水导管。模拟分析结果对海上油田钻入法下隔水导管具有较好的指导意义。     

滨海地区反稀释法现场试验研究

人工示踪技术可较为准确地估算地下水渗透流速的大小,本文提出在地下水含盐度较高的滨海地区利用淡水作为间接示踪剂进行钻孔内水体置换,通过电导率试验采集电导数据并进行数据分析估算地下水渗透流速的大小,并推导了理想化条件下的地下水渗透流速的计算公式。在工程中进行了原位测试试验,试验结果表明该方法能较好的估算高盐度滨海地区地下水渗透流速的大小。     

Experimental investigation and numerical simulation on the effect of fissure water pressure in vertical sliding surface

1 Introduction Rock slopes usually contain many structural surfaces in geological engineering. However, the mechanism of rock slope failure has not been profoundly understood. Therefore, it is important to deeply analyze the failure mechanism and stability of such rock slopes through experimental investigation and numerical simulation. Previous site investigations show that water is one of the key factors to induce landslide[1―5]. “No landslide without water” vividly points out the importa…     

地下水对地埋管换热器换热性能的影响分析

在唐山地区测试了3组不同含水层条件下的地埋管换热器动态换热特性,初步获得了单位井深换热量随地下水流动状况的定量变化规律.结果表明,地下水流动会不同程度影响热响应试验结果.随着地下水流速增大,钻孔附近岩土的平均导热系数会呈增大趋势.随着地埋管换热器与地下水接触长度的增加,钻孔平均导热系数呈增大趋势,同时单位井深换热量也呈明显增加趋势,这对于减小富水性较强地区地埋管换热器系统的建设成本具有实际的应用价值.     

CFD simulations for longwall gas drainage design optimisation

Computational fluid dynamics(CFD) simulation is an effective approach to develop and optimise gas drainage design for underground longwall coal mining. As part of the project supported by the Australian Government Coal Mining Abatement Technology Support Package(CMATSP), threedimensional CFD simulations were conducted to test and optimise a conceptual design which proposes using horizontal boreholes to replace vertical boreholes at an underground coal mine in Australia.Drainage performance between a vertical borehole and a horizontal borehole was first carried out to compare their capacity and effectiveness. Then a series of cases with different horizontal borehole designs were simulated to optimise borehole configuration parameters such as location, diameter, and number of boreholes. The study shows that the horizontal borehole is able to create low pressure sinks that protect the workings from goaf gas ingresses by changing goaf gas flow directions, and that it has the advantage to continuously maintain such low pressure sinks near the tailgate as the longwall advances. An example of optimising horizontal borehole locations in the longwall lateral direction is also given in this paper.     

梯形断面明渠流速分布的研究

为研究梯形断面明渠的流速分布律,应用经过实测资料验证的三维紊流数学模型,对12种不同底坡、不同糙率以及不同宽深比组合情况下的梯形断面明渠水流流速分布进行了数值仿真.结果表明,在明渠底部内区流速分布能很好地符合对数分布,但在明渠外区流速分布更符合乘幂函数分布,等效线平均流速沿横向的分布接近于乘幂函数分布.通过最小二乘拟合,得到了梯形断面明渠垂线流速分布律和等效线平均流速横向分布律.按流速分布律计算的流速值与实测值吻合较好,表明所给出的断面流速分布律是合理可靠的,可应用于梯形断面明渠流量的精确测量.     

刚性双层植物河道水流垂向流速分布试验研究

天然河道中植物高低不等,为了研究在淹没条件下含刚性双层植物河道的水流流速垂向分布规律,试验在矩形平底水槽中,采用PVC圆柱棒对刚性植物进行模拟,用三维多普勒超声测速仪(ADV)对流速进行测量,分析在两种不同高度植物存在的情况下流速的变化规律。试验结果表明:(1)高棒之后区域的流速分布曲线存在4个拐点,分布曲线分为5个部分,各部分水流特性各不相同。(2)短棒之后的区域的流速分布曲线存在3个拐点,分布曲线分为4个部分。这两个区域的流速分布曲线的形状在短棒之上、高棒之下的部分有所不同,其他部分大体相似。(3)短棒之下的水流速度大小不尽相同,但在高棒之上的水流流速分布逐渐收敛于一条对数曲线上,高棒之上的水流流速分布符合无植物水流水面附近的流速分布情况。     

竖直地埋管换热器多个钻孔地层热阻计算方法

为解决国家规范中关于多个钻孔热干扰下的地层热阻计算问题,针对竖直地埋管换热器系统,提出了矩形阵列钻孔布置中不同参考钻孔下的地层热阻数值计算方法,并通过算例模拟分析研究了不同钻孔布置形式以及不同钻孔间距情况下的地层热阻分布.结果表明:规则矩形阵列钻孔布置的中心位置地层热阻最大,且布置形式越趋近正方形,钻孔间距越小,地层热阻越大;而不规则矩形阵列钻孔布置的最大地层热阻位置会根据未布置钻孔点位发生相对偏移,但偏移量可忽略.研究成果可为竖直地埋管换热器设计提供理论参考.     

窄深矩形断面明渠流速分布的研究

建立了一个三维紊流数学模型,对实际灌区中的窄深矩形断面明渠水流的流速分布进行了数值模拟.计算结果与实测结果符合得较好,表明数学模型及参数是合理可靠的. 运用该模型,对2种底坡、2种糙率以及3种宽深比组合情况下的窄深矩形断面明渠水流的流速分布进行了数值模拟,得出了窄深矩形断面明渠垂线流速分布律和垂线平均流速横向分布律,并应用实测资料验证了上述流速分布律. 结果表明,在明渠底部内区流速分布能很好地符合对数分布律,但在明渠外区流速分布则符合抛物线分布,垂线平均流速沿横向的分布接近于幂函数分布,给出的断面流速分布经验公式具有很好的精度.     

浅水流动环境中垂向缝隙射流的数值模拟

为探求浅水流动环境中缝隙射流的流动规律,提出射流的影响范围公式与流动转变条件.应用体积率（VOF）方法跟踪处理自由水面,利用重组化群（RNG）紊动动能-紊动耗散率（k-ε）模型,对浅水流动环境中垂向缝隙射流进行数值模拟.研究流速分布和自由水面位置,对比数值模拟与物理模型试验结果,分析流动转变条件.结果表明,计算结果与试验结果吻合较好,射流出口断面垂向流速分布符合半无限域中射流流速的衰减规律,流速场分布及自由水面位置在小流速比、临界流速比及大流速比下存在不同特性,自由水面隆起高度和流速比、水深比有关,射流对上游的影响距离随流速比增大而增大.     

单一流径基岩水流阻力系数的试验研究

水流阻力系数是研究基岩水运动的重要参数．本文以稳定条件下单一流径基岩水运动方程为基础,根据大量的试验数据,对水流阻力系数进行了研究,建立了阻力系数与其影响因素的回归方程,并通过理论分析,得出了几点关于阻力系数的重要结论．     

堤坝渗漏广义示踪法室内试验研究

以堤坝填筑材料中常见细砂、中砂、粗砂为试验材料,以食盐溶液为示踪剂,通过测试各材料中示踪剂电导率随时间的变化规律,计算其渗透水平流速。经试验传统点稀释公式计算得出的渗透水平流速在各砂层中对比流量法测试得到的流速偏大,在同一砂样不同水力梯度下两流速比值基本为一恒定值,而在不同砂层中比值不尽相同。对原点稀释计算公式进行了修正,并给出了修正系数实验值。     

基于定向声波扫描的钻孔围岩结构探测方法

在大型水利水电、能源交通等基础设施的建设中,查明岩体结构中存在的不良地质特征是保证工程顺利建设的重要基础,而常规物探方法很难探测到钻孔围岩结构的精细特征以及异常区域的范围和走向,为此,本文在实验室岩样缺陷检测方法的基础上,提出了一种基于定向声波扫描的钻孔围岩结构探测方法,该方法为了适用于钻孔围岩结构特征探测,采用了定向声波探头、旋转部件以及定位装置相结合的技术方法来实现。首先,根据扫描探测数据建立了环形扫描矩阵,提出了构建环形扫描图的数据处理方法;随后,构建了声波数据和环形扫描矩阵的映射关系,将对应的声波处理数据按照映射关系进行对应匹配,形成了钻孔围岩结构断面图,在叠加深度信息之后实现了钻孔围岩结构的立体图重建;最后,针对钻孔围岩缺陷区域的岩石声速及缺陷位置参数难确定问题,通过利用不同频率声波在岩石中传递的相位特征关系,构建了声速维和距离维二维扫描向量,采用数值分析方法来求解岩石的声速以及异常区域的位置,实现了钻孔围岩的结构特征立体呈现和参数提取,并将该方法应用到了实际工程中,验证了方法的可行性和准确性。     

示踪相关流量吸水剖面测井技术

对处于开发中后期的油田而言,因受地层条件、射孔完井工艺、套管技术状况、井眼状况及同位素特性等的影响,造成注入剖面测井解释精度降低,大大降低了对注入井注入剖面评价的准确程度。如何克服各种测井方法的局限性成为吸水剖面资料解释的关键所在。示踪相关流量测井是近年来推出的一种新的吸水剖面测井方法,该技术要求示踪剂配制液达到很好的悬浮性、流动性、携带型和稳定性,以保证示踪剂无论是点射还是连续释放都能在注水井中均匀不沉降、扩散小、不沾污油管、套管和井下工具,可以直观地反映吸水剖面资料。本文剖析了示踪相关流量吸水剖面测井原理,并就其测井工艺及测井资料解释方法进行了分析研究。     

彩色血流成像中编码激励的研究

为了解决传统彩色血流成像(CFM)帧频降低的问题,提出一种利用编码激励一次性获取血流速度估计的方法.用宽带的编码信号替代传统的窄带信号作为激励,将得到的宽带回波信号通过若干组带通滤波器进行滤波,由于该若干组带通滤波器的中心频率不同,滤波后信号可看作是一系列时间上分离的窄带信号.为提高纵向分辨率,将这些窄带信号通过匹配滤波器进行脉冲压缩.脉冲压缩后的信号可通过改进的自相关算法计算血流速度估计值,将多次估计值求平均,得到最终的血流速度估计.由于每个扫查角度只需要发射一次,该方法能够大幅提高彩色血流成像的帧频.     

流场拟合法在洪泽湖大堤管涌渗漏探测中的应用

在综合考察江苏省洪泽湖大堤52K＋315附近管涌险情的基础上,用流场拟合法和相应的仪器（DB-3普及型堤坝管涌渗漏检测仪）对该管涌渗漏的入水口进行了较详细探测。通过抽水试验增加水力坡降的方法以及同位素示踪法测量证实了湖内渗漏入水部位的探测结果可靠。根据本次探测工作结果,对险段进行了加固处理,减少了渗漏量,从而证实流场拟合法测量结果的正确性。