基于灰度计算饱和粘土的孔隙率

在饱和粘土上建造公路，工程界最关心的是地基稳定和变形问题。定量分析土壤的微观结构对防范地基的坍塌、下陷和变形有非常重要的意义。孔隙率是定量分析土壤微结构的重要参数之一。文章主要介绍用土壤微观结构图像的灰度来计算孔隙率的方法。通过研究提出：基于灰度在三维空间中求孔隙率的算法的科学性和可行性是可以得到保证的，并且得出对原图像直接使用算法更为科学的结论。     

不同粗糙度尺度下预测表层土壤孔隙率量化指数比较研究

针对当前精细农业对农田信息快速采集的需求,本研究提出了基于土壤粗糙度预测表层土壤孔隙率的方法,而采用何种量化指数表征土壤粗糙度是深化研究的关键.本文首先系统总结了几种已有的衡量土壤粗糙度的量化指数,进而提出一种新的基于小尺度的土壤粗糙度指数Rd.根据对4种不同耕作方式下应用地面激光扫描仪获取的原始试验数据进行初步处理,并将4种粗糙度量化指数与表层土壤孔隙率的相关性做了比较研究,得出了两个重要结论:(1)与其它粗糙度量化指数相比,Rd与表层土壤孔隙率的相关性最高(R2=0.752);(2)基于激光扫描方法快速分析表层土壤孔隙率具有潜在的应用价值.     

三相土壤分形导热系数模型

土壤热导率的预测准确性对地源热泵和钻孔热能等地热相关结构设计至关重要,基于土壤复杂、随机、自相似性的微观结构特征,使用分形理论,考虑土壤的孔隙率和颗粒排列等参数对土壤弯曲度的影响,建立三相土壤有效导热系数毛细孔物理模型和对应的有效导热系数数学模型,将模型预测结果与已有实验数据进行了对比。结果表明：增加土壤颗粒排列等参数后的模型对孔隙率在0.21～1的土壤热导率预测有较高的准确性,且不同孔隙率的三相土壤热导率与土壤颗粒排列阻塞参数有关,孔隙率越大、阻塞参数越小模型预测越接近实验结果;弯曲度改变对热电比模型的串并联比例有直接影响,土壤颗粒排列对弯曲度的影响随孔隙率的增大而减小,弯曲度与三相土壤热导率的变化趋势成反比。相关结果有助于地埋管与管外三相土壤换热效率的研究。     

土壤地下空间耦合下天然气泄漏扩散数值模拟

随着燃气管道数量和规模的增加,由于燃气泄漏至相邻地下空间导致燃气爆炸的事故日益突出。为了研究天然气管道泄漏后气体在土壤和地下空间耦合下的扩散过程及规律,本文采用COMSOL软件中建立燃气管道泄漏在土壤和阀门井中扩散的数学模型,分别研究不同管道压力、土壤孔隙率、泄漏口到阀门井水平距离对燃气泄漏扩散的影响,结果表明：随着管道压力和土壤孔隙率的增加,阀门井内甲烷摩尔分数到达爆炸下限的时间相应减小;不同孔隙率条件下阀门井内甲烷摩尔分数差值逐渐稳定在一个定值;泄漏位置距离地下空间小于12.5 m时,阀门井内甲烷摩尔分数到达爆炸下限的时间小于7天,距离大于12.5 m时阀门井内甲烷摩尔分数到达爆炸下限需要一周以上的时间。     

污灌条件下土壤水渗透特征初探

在污水灌溉区和清水灌溉区不同点及深度上取样分析，测定土壤在污灌前后的土壤含水率、有效孔晾率和非饱和导水率的特征变化．研究结果表明：土壤在污染后其水分渗透特征发生变化，土壤含水率增高，有效孔隙率和非饱和导水率下降．土壤表观含水率变化由其渗透特征参数变化引起．     

土壤水份垂向分布的平衡状态分析

从分子力学角度出发，用微观统计学的方法分析处于平衡状态时无结构土壤中水的力学特征．论证了毛管带厚度、不同深度土壤含水率和潜水深度等与土壤孔隙率、田间容水量、土壤颗粒粒度、球度以及地表土壤含水率之间的内在联系，并推导了相应的计算公式     

松质骨孔隙率的二维光电检测

采用二维光电检测方法研究松质骨孔隙率沿不同方向的分布规律。新鲜猪胫骨后肢松质骨制备成36张切片并均分成两组：一组为沿胫骨轴向的横切切片，另一组为垂真于胫骨轴向的纵切切片。经光镜观察和图像分析，计算出每张松质骨切片表面的总面积、骨基质的面积、孔隙的面积及该松质骨切片的孔隙率。测试结果表明：松质骨孔隙率在轴向沿靠近密质骨的方向逐渐减小，在垂直于胫骨轴向方向基本不变；松质骨可看作是横观各向同性材料；如果切片数据足够多，采用二维光电检测方法，能较为准确地测试出松质骨孔隙率沿不同方向的分布规律。     

广西涠洲岛沉凝灰岩土壤微形态研究

用常规方法分析广西涠洲岛１号剖面（离火山口水平距离约２００ｍ）和２号剖面（离火山口水平距离约１６００ｍ）沉凝灰岩母质发育的土壤的理化性状，用不饱和聚醛树脂－丙酮混合液浸渍固化原状土样，切片后在偏光显微镜下观察土壤微形态特征。结果表明，两个剖面土壤的微形态特征明显不同，而且与同地带的砖红壤的微形态特征也有很大差异。据此及土壤的其他性状，我们认为将涠洲岛陆岛上的土壤全部划归为砖红壤是不合适的，建议将１     

GIS在土系数据库建立中的应用

以闽东南漳浦部分地区为研究样区，在原土系划分的基础上，阐述了GIS在土壤基层分类中的应用。以GIS软件PC Arc/Info3.4、GIS Arcview3.1建立土壤基层分类的数据库，并借助此结果，进行土壤制图、基层分类单元的空间查询检索、面积自动量算，以及与样区土地利用现状图的空间叠置分析。应用结果表明，GIS在土壤资源管理方面具有强大的功能。     

地理信息系统在土壤属性制图中的应用

土壤属性空间分布图是土壤空间变异性最直观的表达形式，传统的土壤属性分布图的制作在很大程度上依赖于制图者的知识背景和主观判断，难以定量地反映土壤属性的空间变异性，随着空间统计理论和分析技术的发展，定量化的土壤属性制图方法已成为可能，本文在简要介绍地理信息系统(GIS)制作土壤属性分布图数学原理的基础上，以ARC/INF07．1为例，讨论了GIS在定量化土壤属性分布图生成中的应用问题。     

数字岩心建模方法应用

数字岩心建模方法是进行岩石物理数值模拟研究的重要内容,建模方法的优劣关系到模拟结果的准确性和可靠性.阐述了数字岩心技术研究的必要性,介绍了数字岩心建模方法,并对几种有代表性的方法进行了重点讨论,给出了相应的构建实例,指出数字岩心技术可以准确地描述岩石的微观孔隙结构.以数字岩心为基础,提取的孔隙网络结构可以有效地进行岩石的声、电、渗透率和核磁共振响应模拟研究,为岩石微观机理的研究奠定基础.     

基于生成对抗网络的页岩三维数字岩芯构建

页岩油气藏孔隙结构复杂,岩芯获取困难,准确表征页岩储层孔隙结构是研究页岩储层内流体渗流规律的关键。基于真实页岩岩芯的三维聚焦离子束扫描图像,对原始生成对抗网络模型的结构重新设计,同时,为了保证重建结果可以充分反映页岩岩芯的孔隙结构信息,增大了训练样本的尺寸,以此训练生成模型,进而生成页岩三维数字岩芯,对比分析了重建数字岩芯和原始岩芯的孔隙度,并基于重建数字岩芯提取了孔隙网络模型,分析了页岩孔隙结构性质。结果显示,重建岩芯的孔隙度、孔隙空间结构、连通性以及孔隙喉道的配位关系与原始岩芯具有很高的一致性,由此验证了生成模型可以实现三维页岩数字岩芯的构建。最后,构建了多个页岩数字岩芯,计算了多个孔隙结构参数的均值及变化区间,证明了生成的数字岩芯具有稳定的孔隙空间特征,训练好的生成模型具有良好的稳定性。     

碳酸盐岩双孔隙数字岩心结构特征分析

基于扫描电子显微镜(SEM),分别获取用来描述碳酸盐岩大孔隙和微孔隙特征的低分辨率岩心薄片和高分辨率岩心薄片,利用马尔可夫链蒙特卡洛方法构建相应的大孔隙数字岩心和微孔隙数字岩心,并通过叠加法构建出同时描述大孔隙和微孔隙性质的碳酸盐岩双孔隙数字岩心,最后对数字岩心的孔隙结构特征进行分析评价。结果表明:马尔可夫链蒙特卡洛法能够基于真实岩心薄片快速构建出三维数字岩心;叠加法构建的碳酸盐岩双孔隙数字岩心的孔隙连通体积比明显提高,微孔隙的叠加对提高整个碳酸盐岩双孔隙数字岩心的连通性有着重要影响;碳酸盐岩双孔隙数字岩心孔隙尺寸分布大体上遵从双峰分布,能够同时描述大孔隙和微孔隙特征。     

多点地质统计学在三维岩心孔隙分布建模中的应用

介绍多点地质统计学及其用于三维岩心孔隙结构建模的原理和方法。基于多点地质统计方法,以均质性较好的Fontaineblean砂岩的二维薄片为基础,重构三维孔隙结构模型,并且应用局部孔隙度理论和渗流概率函数进行准确性评价。结果表明:由此获取的孔隙结构模型与真实三维岩心孔隙分布十分相近,且具有相似的均质性和孔隙连通性;重构的三维孔隙结构模型不仅可以用来表征真实岩心的孔隙连通性和均质性,而且也可以作为其他物理特性模拟的基础。     

致密油储层孔喉微观结构表征技术研究进展

 致密油储层中孔隙是储集油气的空间与渗流发生的主要场所，且其孔隙分布呈现多种尺度，储层微观孔隙结构精确表征是非常规油气研究的重点与难点。对目前致密油储层孔隙结构表征技术进行了分类，总结了实验数据分析技术、图像分析技术与数字岩心技术的内涵及发展，并指出了其测试孔隙大小范围和优缺点；展望了致密油储层微观孔隙结构表征技术的发展趋势。     

数字岩心物性数值模拟

针对岩心物性实验周期长且实验结果难以复现等缺点,利用数字岩心对储层岩石物性进行数值模拟。使用计算机断层扫描(CT)技术,获得CT序列图;并由序列图构建三维岩心图像。利用最大内切球方法建立岩心图像的孔隙网络模型,计算岩心渗透性以及岩心中孔喉参数;利用分形维数描述岩心图像的均质性。将数字岩心物性模拟结果和毛管压力曲线数据进行对比,分析了当前物性数值模拟和真实物性实验之间的差距。利用多组岩心样本进行了实验。结果表明,由于成像设备的原因,岩心图像只能表征岩石中的大尺寸孔隙特征;此外,CT图像得到的均质性和物性实验具有很好的一致性,渗透性和物性实验具有一定的出入。     

低渗透油藏动态渗吸机理实验研究及数字岩心模拟

在低渗油藏的开发过程中,渗吸作用对于产量提升起到重要作用.传统的岩心渗流实验难以从微观的角度较为清晰地描述岩石物性、孔喉分布、岩石组分构成等特征.利用数字岩心技术建立孔隙网络模型,对真实岩心孔隙结构进行渗吸模拟分析具有重要意义.对松辽盆地某区域岩心样品通过综合微计算机断层扫描技术(micro computed tomography,Micro-CT)、数字岩心分析技术,实现低渗储层数字岩心渗吸过程的模拟,与实验室岩心自发渗吸实验对照,结果表明,利用数字岩心技术模拟得到的孔隙度、渗透率参数与实验室测量结果相差较小,提取的孔隙网络模型与真实岩心误差较小,从而可以保证数字岩心得到的两相渗流模拟结果具有较高的可信度,为油藏渗吸作用的机理研究提供了新的思路,对指导实际油藏开发具有重要意义.     

A区块二类油层与主力油层孔隙结构差异

本文针对A区块的实际情况,通过压汞数据得出的毛管压力曲线,分析了表征二类油层与主力油层孔隙结构特征的各项参数,研究了不同孔隙半径区间的孔隙体积、孔喉比及渗透率贡献分布特点,给出了二类油层与主力油层孔隙结构的差异。研究结果表明,与主力油层相比,二类油层除具有低孔低渗的特点之外,其它主要差异为：平均孔隙半径较小,中值压力较大,60%以上的孔隙体积分布在小孔道中;孔喉比为4.8-64.8,是主力油层孔喉比的4倍以上,最大达20倍以上,孔喉分布不均匀。     

三维数字岩心建模技术综述

数字岩心技术作为一种新兴的数值模拟计算方法,通过真实的岩心样品反映岩心的内部复杂结构,从微观层面上开展对岩心孔隙结构及剩余油的其理论研究,有利于提高原油采收率,为现场生产提供技术指导。本文介绍了构建三维数字岩心的两种常用方法X射线扫描成像和基于岩心二维图像的重建算法,并分析了其优缺点和适用范围以砂岩为例,定量比较了X射线、MC算法和过程法构建的三维数字岩心。结果表明：过程法重建的三维数字岩心的孔隙连通性与真实岩心较接近,而MC算法重建的三维数字岩心孔隙连通性与真实岩心更加接近,三维数字岩心将在岩石物理数值模拟中发挥重要作用。     

储层岩石微观结构性质的分析方法

介绍了用以分析储层岩石微观结构性质的若干函数,以模拟退火算法建立的数字岩心为基础,详细讨论了各个函数的应用方法,并用这些方法进行了实例计算。研究表明,连通孔隙体积比能够准确描述岩心中孔隙的整体连通性;孔隙尺寸分布函数可以定量表征岩心孔隙的分布;局部孔隙度分布函数不但可以对岩心中孔隙、岩石骨架的最大发育规模进行定量评价,而且能够对岩心均质性进行定性分析;测量单元标准差分布曲线可以为岩心均质性分析时测量单元边长的合理选取提供重要依据;借助局部渗流概率函数能够对岩心的连通性能及是否为各向同性作出合理的定性判断。格子Boltzmann方法计算数字岩心渗透率简便易行、结果准确,可以作为评价数字岩心可靠性的重要标准。