非结构网格上弹性力学数值模拟的并行实现

弹性力学数值模拟被广泛应用到建筑、机械、化工、材料、航天等工程领域.随着计算规模和精度的不断提高,普通串行程序已经不能满足应用的需求,需要研制并行应用程序.面向非结构网格,提出了一种基于层次化网格数据结构的并行有限元算法,并用来求解弹性力学方程组.最后,用数值结果验证了网格数据结构和并行算法的正确性和扩展性.数值结果显示弹性力学并行程序可成功扩展到4 080进程,网格规模达到15亿单元.     

基于SAMR网格的流体力学不稳定性并行计算

相对于一致加密网格,SAMR网格可以在保持相同数值模拟精度的前提下,大幅度减少网格数目,缩短计算时间。针对惯性约束聚变中的流体力学不稳定性数值模拟,基于JASMIN框架研制了二维多介质流体力学并行SAMR应用程序。在数百个CPU核上模拟了压缩内爆模型,数值模拟结果和并行性能分析显示了应用程序的正确性和并行实现的高效率。     

鄂尔多斯盆地东部石炭系本溪组页岩气地质特征及富集规律

鄂尔多斯盆地东部石炭系本溪组广泛发育富有机质泥页岩,具有良好的资源勘探前景。通过对本溪组泥页岩的有机地球化学特征、孔隙分布特征、含气性等一系列页岩气成藏条件研究,查明了本溪组页岩气地质特征及成藏富集规律,提出晋祠段富有机质泥页岩为本溪组页岩气有利层段,具有四大地质特征：①有机质含量高（平均TOC值为3.06%）,且普遍处于成熟—高成熟阶段（R_O值平均为1.84%）,有机质类型主要为Ⅲ型,生气能力强;②发育微纳米级孔缝,以无机孔为主,部分有机质发育有机质孔,微孔和介孔为页岩气提供了主要的赋存空间,平均孔体积为0.024 m³/g,平均比表面积为11.05 m²/g,具备较好的储集能力,页岩气主要以吸附态存在于孔隙之中,其中压力和有机碳含量是影响泥页岩吸附气含量的重要因素;③硅质页岩段脆性矿物含量较高,大于40%,表明储层的可压性较大,有利于后期的压裂开采;④具有理想的成藏组合特征,以8^#、9^#煤层分别为顶、底板,煤层与泥页岩间较大的烃浓度差提供了良好的保存条件,2套煤层之间发育炭质页岩和硅质页岩,高TOC的炭质页岩与煤层含气性较好,紧邻9^#煤层的硅质页岩层段压裂开采中容易产生裂缝,为相邻煤系气的补充提供了一定的运移通道。结合地质特征总结出本溪组成藏富集规律：潟湖相沉积环境控烃、页岩孔隙发育控储、成藏有利组合控富以及硅质页岩可压裂性控产。研究结果为鄂尔多斯盆地本溪组页岩气有利区的确定和下一步勘探开发提供有益参考。     

鄂尔多斯盆地东部石炭系本溪组泥页岩地球化学特征及沉积环境

鄂尔多斯盆地非常规油气资源丰富,盆地东部石炭系本溪组具有良好的非常规天然气勘探潜力。沉积环境是控制天然气资源分布的重要因素,因此以鄂尔多斯盆地东部石炭系本溪组重点全井段连续岩心为基础,通过对泥页岩地层矿物组成及元素地球化学特征的研究,揭示研究区本溪组泥页岩地层古沉积水体环境特征,探讨沉积相类型对泥页岩发育的控制作用。结果表明：本溪组古沉积水体盐度自下而上先减小后增大,为咸水—半咸水沉积环境;本溪组氧化—还原敏感参数自下而上呈现先增加后降低的趋势,整体反映出本溪组为缺氧—还原环境;古水深（Rb/Zr）研究表明,本溪组古水深自下而上由较小变大再逐渐变小,呈周期性变化;CaO/（Al₂O₃+MgO）、CIA等古气候指标反映了本溪组自下而上温度逐渐降低,风化程度逐渐减小,其中湖田段、畔沟段、晋祠段均为炎热潮湿气候。通过对比鄂尔多斯盆地东部本溪组泥页岩矿物组成、岩性组合、地球化学特征,认为本溪组泥页岩主要沉积类型为潮间带—潟湖沉积,且泥坪—潟湖混合沉积为本溪组富有机质泥页岩发育的有利沉积环境,并在此基础上对本溪组全段地层沉积模式进行综合分析,认为湖田段为风化淤化体系下的沼泽沉积,而畔沟段、晋祠段均为障壁海岸沉积体系,沉积环境分别为潮坪—潟湖—障壁岛混合沉积与潮坪—潟湖—障壁岛—沼泽混合沉积。     

靖边气田西部奥陶系风化壳气藏气水关系研究

近年来,靖边气田西部奥陶系风化壳是鄂尔多斯盆地下古生界勘探的重点领域,也是提交储量后备区块,但是,在勘探过程中出现了部分探井试气产水的现象,给提交储量带来一定的困难,针对这一问题重点分析了出水井的现状与分布情况,水的化学特征系数,在此基础上分析了气水分布的控制因素及分布规律。     

有机膨润土作为防渗垫层材料的性能研究

以十六烷基三甲基氯化铵为改性剂合成制备了有机膨润土,并考察其作为防渗垫层材料的性能.研究发现,有机膨润土能有效截留渗漏液中的有机污染物,阻止其向环境的迁移,具有较好的防渗效果.研究还发现,改性剂用量对防渗性能具有一定的影响,十六烷基三甲基氯化铵用量为5%(质量分数)时可以获得防渗性能较好的有机膨润土材料.当渗漏液体积足够大时,有机膨润土防渗层会被穿透,且穿透体积随渗漏液初始浓度的增加而减少.     

鄂尔多斯盆地致密砂岩气及伴生氦气形成演化特征

鄂尔多斯盆地孕育了中国最大的超大型致密砂岩大气区及目前中国最大的特大型富/含氦气田——东胜气田,也是中国首例特大型致密砂岩富/含氦气田。运用流体包裹体地球化学方法,对比分析流体包裹体气体与现今气藏中天然气组分和同位素差异,揭示了古今天然气地球化学与成藏演化过程及氦气地球化学特征。结果表明,现今气田主要以烃类气体为主,甲烷含量多数为90％~95％;现今气田中天然气δ¹³C₁、δ¹³C₂、δ¹³C₃、δ¹³C₄值分别为-36.5‰~-28.7‰、-25.3‰~-22.1‰、-27.0‰~-21.8‰、-25.6‰~-20.7‰。气层流体包裹体中δ¹³C₁、δ¹³C₂、δ¹³C₃值分布区间分别为-42.6‰~-24.6‰、-32.7‰~-18.0‰、-27.6‰~-15.1‰。流体包裹体中烷烃气与非烃气含量变化区间范围较大,主要为气源岩干酪根热降解气。流体包裹体中的烃类气,包含3个阶段捕获的天然气：①浅埋藏过程中,较低成熟烃源岩生成的轻碳同位素天然气;②最大深埋阶段,较高成熟源岩生烃排出的重碳同位素天然气;③抬升阶段,先期聚集的天然气次生调整捕获的轻碳同位素天然气。综合研究认为,上古生界煤系致密砂岩气,在天然气大规模生成、排放和充注过程中,运移方向以垂向运移为主,兼有侧向运移;进入致密砂岩后的二次运移及后期次生调整阶段,具有由南向北、由西向东短距离运移的总体趋势。致密砂岩气田中普遍含氦,总体资源规模巨大,位居中国多个盆地之首。鄂尔多斯盆地氦气为典型壳源成因,呈现弥散式分布、局部富集,氦气分布和富集受古老富U、Th元素基底岩系和深大断裂复合控制。     

基于层次化数据结构的并行有限元计算

高效数据结构及并行算法是大规模并行有限元计算的关键。本文面向非结构网格,提出了一种层次化的数据结构,并在该数据结构基础上设计了并行有限元算法。最后,用数值算例验证了数据结构和并行算法的正确性和并行可扩展性。     

鄂尔多斯盆地青石峁气田成藏条件及勘探开发关键技术

2022年探明的青石峁气田，其探明区域的面积为2 151 km²,探明储量为1 459×10⁸m³,是长庆油田第8个千亿立方米大气田。通过回顾青石峁气田的勘探历程，总结了其天然气成藏的地质特征，研究结果表明：青石峁气田的主力含气层为二叠系下石盒子组8段；主要烃源岩为石炭系本溪组、二叠系太原组和山西组的煤层和暗色泥岩，具有广覆式生烃的特点；发育三角洲前缘亚相沉积体系，其中，多物源、多水系、强供给、多期河道控制了砂体的展布特征；储层为水下分流河道砂体，平均孔隙度为7.9%,平均渗透率为0.363 mD,储层致密，砂体的连通性受控于砂体的展布方向；气藏压力系数为0.78～0.90,属于低压气藏；低生烃强度背景下的长期连续充注、断裂系统对致密储层的调整改造、较高的源-储压差造就了岩性-构造控制下的改造型气藏；三维地震勘探技术、砂体精细刻画技术和复杂气水关系下的井位优选技术是青石峁气田勘探开发的关键技术。