(1) Historia de la investigación de la tecnología de simulación física sedimentaria
1. La etapa primaria con la observación y descripción de fenómenos como contenido principal de la investigación.
A finales del siglo XIX, Deacon (1894) observó y describió por primera vez las marcas onduladas formadas por el movimiento de sedimentos en un frasco de vidrio. Gilbert (1914) realizó por primera vez experimentos con canales utilizando arena de varios tamaños de partículas bajo diferentes intensidades de flujo, y observó y describió en detalle una serie de fenómenos y estructuras de sedimentación. Las dunas que describió fueron posteriormente denominadas ondulaciones asimétricas por otros investigadores. En las décadas de 1940 y 1950, Einstein (1950), Brooks (1965) y Berg-Nordeau (1954, 1966) también completaron algunos experimentos pioneros y establecieron algunos métodos básicos de sedimentología experimental, pero durante este período, la investigación sistemática informa sobre experimentos con canales. por Simmons et al. (1961, 1965) causó un shock en el mundo sedimentario, es decir, el experimento de Simmons se llevó a cabo en una superficie inclinada de 150 pies de largo, 8 pies de ancho y 2 pies de profundidad. tanque de circulación. La inclinación del tanque se puede variar de 0 a 0,013 grados y el caudal se puede variar de 2 a 22 pies cúbicos por segundo. Además, Simons et al. utilizaron un tanque con una longitud de 60 pies y un ancho de 2 pies. , y una profundidad de 2,5 pies. Tanque de circulación inclinado pequeño, la pendiente del fondo del tanque pequeño puede variar de 0 a 0,025. Se realizaron estudios especiales en un pequeño canal de 2 pies de ancho para determinar los papeles importantes de la viscosidad, la densidad del lecho y la clasificación del lecho en el flujo del canal aluvial.
Simons proporciona la distribución del tamaño de las partículas del material del lecho utilizado en un canal grande de 8 pies de ancho y un canal pequeño de 2 pies de ancho. A menos que se indique lo contrario, la distribución del tamaño de las partículas se expresa en términos del tamaño de las partículas de sedimentación (Colby, 1964). La curva de distribución se basa en el análisis del tamaño de partículas de una gran cantidad de muestras de arena seleccionadas al azar durante y después del estudio experimental.
Simmons y Richardson completaron una serie de experimentos a partir de 1956 y 1965. El procedimiento general para cada experimento es ciclar un flujo de mezcla de agua y arena determinado hasta que se establezcan las condiciones de flujo de equilibrio. Simons define el flujo equilibrado como un flujo en el que la forma de la superficie del lecho y la pendiente del fondo establecidas por el flujo a lo largo del canal son consistentes con las características del flujo del fluido y la calidad del lecho del río, excepto por el alcance de los efectos de entrada y salida, es decir, la pendiente de la superficie del agua promediada en el tiempo del flujo es constante y paralela a la pendiente del fondo del lecho del río promediada en el tiempo, la concentración del flujo másico del lecho del río es constante. Tenga en cuenta que Simons et al. aquí enfatizaron particularmente no confundir los conceptos de flujo de equilibrio y flujo uniforme constante, porque para el flujo de equilibrio agua-arena, la velocidad del flujo puede cambiar en el mismo punto espacial, o también puede cambiar desde este punto espacial. a otro Un punto en el espacio. Es decir, los canales de los ríos aluviales no tienen un flujo de agua constante y uniforme, excepto una forma de fondo plano.
2. Un período de rápido desarrollo con el estudio de los mecanismos de deposición como contenido principal.
Desde los años 1960 hasta los años 1980, con el desarrollo de la ciencia y la tecnología, los equipos y la tecnología para los experimentos de simulación se volvieron cada vez más perfectos. El contenido experimental no se limita a la observación y descripción de los fenómenos de deposición, sino también a un estudio en profundidad del mecanismo de deposición.
Schumm (1968, 1971, 1977) y Williams estudiaron la respuesta de un lecho no uniforme a los cambios de flujo mediante experimentos con canales.
Kelinske (1987), Chell (1986), Fraser (1990), Bridge (1981), Lied (1983), Luke (1974), Crowley (1983), Bridge (1983) 1938) Susad y su colega Bogewall (1973) de El Departamento de Ciencias Planetarias y de la Tierra del Instituto de Tecnología de Massachusetts utilizó un canal inclinado de 6 m de largo, 17 cm de ancho y 30 cm de profundidad para realizar estudios experimentales desde ondulaciones hasta lecho plano de arena en el fondo, y luego, en 1981, en cooperación Con el académico canadiense Costero (1981), la geometría se utilizó para estudiar la migración y las características hidráulicas de la morfología del flujo del fondo utilizando arena gruesa bien clasificada en un canal con una longitud de 11,5 m y un ancho de 0,92 m. Southard (1971) y Ashley (1982) del Departamento de Ciencias Geológicas de la Universidad Estatal de Nueva Jersey en los Estados Unidos utilizaron canales para simular las características de sedimentación del lecho de olas ascendentes, y utilizaron la profundidad del agua y la velocidad promedio del flujo para caracterizar el lecho. forma de la superficie en flujo uniforme de canal abierto si se utiliza la profundidad del agua adimensional, el caudal y el tamaño de las partículas (o estas tres variables mismas),
Hay tres académicos que vale la pena mencionar durante este período, a saber, J.B. Southand, J.R.L. Allen y J.L. Best Debido a su excelente trabajo, la disciplina de sedimentación tiene una base sólida y la investigación sobre simulación de sedimentación ha adquirido nueva vitalidad.
En la última etapa de esta etapa, el contenido de los experimentos de simulación ha sido muy extenso, como experimentos de simulación de corriente de turbidez, experimentos de simulación de túnel de viento, experimentos de simulación de tormentas, etc. Estos experimentos de simulación no sólo promueven el desarrollo de la teoría de la sedimentología, sino que también tienen una importancia práctica importante para la exploración y el desarrollo de petróleo y gas. Por ejemplo, el Servicio Geológico de los Estados Unidos comenzó a utilizar experimentos en túneles de viento en la década de 1970 para estudiar las características de las dunas de arena eólicas y estudiar más a fondo las características de filtración de las capas de arena para contribuir a la investigación de la producción de petróleo. Los experimentos en túneles de viento también han pasado por un largo proceso. En las décadas de 1940 y 1960, los experimentos en túneles de viento se utilizaron principalmente para estudiar los mecanismos de transporte de arena y suelo. Los estudiosos incluyen a Nordo (1914), Cepil y Chepil et al (1963), etc. En los años 1970 y 1980 ya se utilizaban experimentos en túneles de viento. Mckee et al. (1971) utilizaron experimentos en túneles de viento para estudiar varias estructuras de deformación en el lado de sotavento de montones de arena eólica, y Fryberger et al. (1981) desarrollaron aún más estas estructuras de deformación. Este túnel de viento consta de una artesa y una cubeta. Este experimento se centra en las características de depósito de marcas de ondulaciones, depresiones y gotas de partículas, y describe las condiciones para su formación. Desde la década de 1960, los experimentos de simulación de corrientes de turbidez han recibido cada vez más atención, incluidos Middleton (1976b, 1976, 1977), Riddell (1969) y Laval et al. No predecir el tamaño de la pila de arena (incluidos los cambios en longitud y espesor). Aunque Selley (1979) y Allen (1976) propusieron métodos prometedores, no lograron predecir con detalle y precisión los cambios en la forma del fondo bajo condiciones controladas.
Durante este período, otros académicos dedicados a la investigación experimental fueron Rathbun et al (1969), Williams (1967) y Rees (1966).
3. La etapa de simulación de cuerpos de arena de la cuenca del lago con el proceso de formación y las reglas de evolución como principal contenido de investigación.
En las décadas de 1980 y 1990, la investigación de simulación sedimentaria entró en la etapa de simulación de cuerpos de arena de cuencas lacustres con el proceso de formación y las reglas de evolución como contenido principal de la investigación. Esta etapa se centra en la resolución de problemas tanto teóricos como prácticos, combinándolo con la exploración y desarrollo de petróleo y gas.
Si se estudia detenidamente el contenido experimental y la literatura extranjera anterior a la década de 1980, no es difícil encontrar que hay tres problemas principales en los experimentos de simulación de sedimentación anteriores: Primero, las condiciones experimentales en el pasado. , los experimentos con tanques de agua utilizan principalmente la clasificación de arena ignora la sedimentación de sedimentos y grava, además, el proceso experimental utiliza principalmente flujo uniforme e ignora el flujo no uniforme, la mayoría de ellos se llevan a cabo en condiciones estables y equilibradas, ignorando la influencia de la inestabilidad; estados, y estos son El factor descuidado son las condiciones comunes para la formación de lechos en el entorno natural. El segundo es el contenido experimental.
Los experimentos anteriores con canales simularon principalmente el transporte y la deposición de ríos y agua fangosa. Sin embargo, los experimentos de simulación sobre los sistemas sedimentarios de cuencas y la distribución de los cuerpos de arena, así como las predicciones cuantitativas de la escala y extensión de los cuerpos de arena, fueron insuficientes o básicamente no se llevaron a cabo. 3. Propósito experimental. Los experimentos anteriores con canales se centraron principalmente en la teoría básica de la sedimentología y prestaron poca atención a las aplicaciones prácticas. La razón es que existen muchas dificultades prácticas al realizar este experimento. Por ejemplo, los experimentos sobre deposición de grava requieren canales de flujo más anchos, profundos y grandes, los experimentos sobre deposición de limo requieren condiciones físicas y químicas más estrictas, y los experimentos de simulación en sistemas sedimentarios de cuencas grandes son muy costosos y requieren equipos técnicos y sistemas de control más avanzados.
Después de la década de 1980, ante las graves deficiencias en los aspectos anteriores, los sedimentólogos experimentales de varios países ajustaron sus ideas de investigación y superaron muchas dificultades. Para mantener las características originales tanto como fuera posible, renovaron masivamente la estructura original del laboratorio o reconstruyeron un gran laboratorio adecuado para la simulación de cuerpos de arena. Vale la pena mencionar los tres siguientes.
1) Dispositivo experimental de geomorfología de agua corriente a gran escala en el Centro de Investigación de Ingeniería de la Universidad Estatal de Colorado. El dispositivo experimental simula principalmente la sedimentación de los ríos y también puede simular el impacto de la lluvia natural en las formas del terreno de los ríos, así como las leyes de deformación de los lechos de los ríos y el mecanismo de formación de cuerpos de arena individuales bajo diferentes condiciones de contorno. Muchos sedimentólogos experimentales estadounidenses han completado una serie de experimentos en este laboratorio (Baridge, 1993; Bryant, 1993). El profesor visitante chino Lai Zhiyun también completó aquí experimentos de simulación sobre la formación y evolución del delta del pie de pájaro.
2) Laboratorio de Simulación de Delft, Instituto Federal Suizo de Tecnología. El laboratorio pertenece a la División Holandesa de Navegación y Ríos y es un laboratorio relativamente moderno. Para llevar a cabo la investigación básica aplicada, en esta sala se construyó especialmente un gran tanque de agua. El tanque de agua es de hormigón armado y la parte de observación es de estructura de acero con ventanas de cristal. El tanque de agua tiene una longitud total de 98 m, un ancho de 2,5 m, una longitud de 50 m con una ventana de vidrio y una sección de medición de 30 m. Las secciones de medición son de 0,3 my 1,5 m respectivamente. La profundidad máxima del agua libre de sedimentos es de 1 m. Se instalan varios dispositivos de control y medición alrededor del tanque de agua. Microcomputadoras y procesadores de microinformación pueden obtener datos automáticamente y cambiar diversas condiciones límite (como el flujo). Sobre la parte de la ventana de vidrio se coloca una pista para que circule el camión de instrumentos.
En el camión de instrumentos se instalan tres indicadores de perfil y un medidor de nivel de agua, de modo que se pueden medir tres perfiles horizontales del lecho longitudinal, generalmente uno está ubicado en el medio del tanque y los otros dos están ubicados a 1/6 del ancho de la pared del tanque. Los datos registrados son recopilados, almacenados y calculados por la microcomputadora, y finalmente se generan los resultados. En 1983, el ingeniero de proyectos Wijbenga y el consultor de proyectos Klaasen utilizaron el dispositivo para estudiar los cambios en la escala de la forma del lecho en condiciones de flujo inestable. Después del procesamiento de datos, las curvas de relación entre la profundidad del agua y el tiempo, la altura y el tiempo del montón de arena y la longitud y el tiempo del montón de arena en cada zona de transición se dibujan automáticamente para determinar las reglas cambiantes de la escala de la forma del fondo. Los académicos europeos han completado aquí experimentos de simulación sobre el proceso de formación de pequeños abanicos aluviales y deltas de abanicos, y han logrado algunos resultados cualitativos y semicuantitativos.
3) Laboratorio de Simulación, Universidad de Tsukuba, Japón. El laboratorio tiene 343 metros de largo y varios metros de ancho (se desconoce el número exacto). El grado de automatización es alto, el equipo de monitoreo es relativamente completo y los métodos de análisis son avanzados. Ha realizado una serie de experimentos sobre el transporte y transformación de sedimentos por ondas, sistemas de sedimentación fluvial de transporte de sedimentos saturados e insaturados, sedimentación lacustre e hidrodinámica, etc., y cuenta con un grupo de investigadores visitantes de todo el mundo que publican periódicamente investigaciones. resultados. .
Desde esta perspectiva, las simulaciones de sedimentación en las décadas de 1980 y 1990 tuvieron dos características: una fue el cambio gradual de la descripción cualitativa a la investigación semicuantitativa o cuantitativa, y la otra fue el cambio de experimentos con canales a pequeña escala. a experimentos a gran escala de transformación simulada de sistemas sedimentarios de cuencas a escala.
(2) El estado actual de desarrollo de la tecnología de simulación física de sedimentos en China
1. Descripción básica de la investigación sobre simulación física de sedimentos en China
Antes de 1985, mi Los laboratorios de canales del país se concentran principalmente en universidades y unidades de investigación relevantes en los departamentos de conservación del agua, energía hidroeléctrica y geografía, y se dedica a investigaciones experimentales sobre patrones de movimiento de sedimentos, evolución de los ríos y proyectos hidroeléctricos y de conservación del agua a gran escala. A finales de la década de 1970, el Instituto de Geología de Changchun construyó el primer pequeño tanque de vidrio para investigaciones sedimentológicas. Esta piscina tiene 6 metros de largo, 80 centímetros de alto y 25 centímetros de ancho y se centra en la formación y desarrollo de la forma del fondo.
En la década de 1980, el Instituto de Geología de la Academia de Ciencias de China también utilizó su propio pequeño tanque de agua para realizar algunos trabajos de investigación. Estos son los dos únicos canales en China que se utilizan principalmente para investigaciones sedimentológicas. Aunque todavía existe una cierta brecha en comparación con el nivel internacional en términos de contenido, profundidad y amplitud de la investigación, se ha dado el primer paso hacia el desarrollo de experimentos de simulación de sedimentación en mi país.
Con el desarrollo de la teoría sedimentológica y la necesidad de transformar la ciencia y la tecnología en productividad, la situación de la exploración y el desarrollo de petróleo y gas en mi país ha planteado algunas cuestiones prácticas urgentes para la sedimentología cuantitativa, la sedimentología de yacimientos y la sedimentación. experimentos de simulación. A lo largo de los años, ha habido algunas cuestiones controvertidas en el estudio de las cuencas de los lagos del rift continental en el este de China, como las condiciones de formación y los patrones de distribución de los sistemas sedimentarios de pendiente pronunciada, los deltas en abanico y los abanicos submarinos, y las diferencias entre las cuencas de los lagos del rift y cuencas de lagos de depresión, que se verificarán mediante experimentos de simulación de deposición. La forma, escala y dirección de extensión de diferentes tipos de capas individuales de arena también deben predecirse razonablemente mediante experimentos de simulación de sedimentación. Por lo tanto, después de 1985, muchos sedimentólogos pidieron activamente el establecimiento de un laboratorio de simulación de sedimentación en mi país basado en la tendencia actual de desarrollo de la sedimentología en el mundo y las prácticas de producción y las necesidades futuras de desarrollo de la exploración y el desarrollo de petróleo y gas de mi país. Los expertos creen que el laboratorio debería centrarse en simular cuerpos de arena sedimentarios de cuencas continentales, centrarse en la investigación de yacimientos, resolver problemas prácticos en la producción, utilizar la distribución de cuerpos de arena de cuencas de lagos continentales, predecir cuantitativamente la escala y el rendimiento de varios tipos de cuerpos de arena y mejorar la el objetivo principal es la tasa de éxito de la exploración y los beneficios del desarrollo; además, el establecimiento del laboratorio también debe tener en cuenta la investigación básica de la sedimentología, proporcionar condiciones para la formación de talentos y el intercambio externo, promover el desarrollo de la teoría de la sedimentología en nuestro país; y convertirse gradualmente en un laboratorio nacional de simulación de sedimentación. El establecimiento del laboratorio también es un medio importante para transformar la investigación teórica en productividad, lo que está en línea con la tendencia mundial de exploración y desarrollo de petróleo y gas centrados en yacimientos. Por lo tanto, nació el Laboratorio Clave de Simulación Sedimentaria de PetroChina.
2.2 Introducción al dispositivo experimental. CNPC Laboratorio Clave de Simulación de Sedimentación.
(1) Escala de fábrica
El dispositivo experimental del Laboratorio Clave de Simulación de Sedimentación de la Corporación Nacional de Petróleo de China tiene 16 m de largo, 6 m de ancho, 0,8 m de profundidad y 2,2 m de altura desde el suelo. Hay una entrada (salida) de agua en el frente de la cuenca del lago, dos en ambos lados para simular el sistema sedimentario compuesto y una en la cola. Toda la cuenca del lago se vierte con hormigón para garantizar que no haya fugas. Un canal circular rodea la cuenca del lago. El techo de la cuenca del lago adopta una estructura de tejas de asbesto de acero en forma de canal, que puede garantizar que el proceso experimental no se vea afectado por los cambios climáticos y favorezca la iluminación.
(2) Suelo técnico y sistema de control
El sistema de suelo móvil es una parte importante del laboratorio. Según la situación real de la cuenca del rift en el este de mi país, sin el levantamiento y descenso del sótano, no se puede generar un sistema de fallas, no se puede simular el movimiento tectónico y no se puede simular el efecto de control de las estructuras sobre la sedimentación. y los efectos del laboratorio se verán gravemente comprometidos. Por lo tanto, es necesario instalar un suelo técnico en la zona de la cuenca del lago.
El área del piso móvil del laboratorio consta de cuatro pisos móviles. Cada piso móvil tiene un área de 2,5 mx 2,5 m = 6,25 m2. El piso móvil puede inclinarse hacia la izquierda y hacia la derecha de forma sincrónica, asíncrona y sincrónica. y de forma asincrónica. La pendiente del área activa es un arco tangente de 0,35, el rango de elevación es de 10 cm, el rango de caída es de 35 cm y el error de sincronización es inferior a 2 mm. Cada placa inferior está sostenida por cuatro pilares. Es impermeable y resistente a la arena. Flexible y confiable, y básicamente cumple con los requisitos experimentales.
El control del fondo móvil se realiza mediante 16 motores paso a paso, 16 reductores, cuatro fuentes de alimentación, ordenadores y componentes electrónicos. El número de pulsos emitidos por la computadora controla la rotación del motor paso a paso y se convierte en la elevación y descenso del piso móvil. La mayor ventaja del motor paso a paso es que puede controlar con precisión el estado de movimiento y la velocidad vertical se puede ajustar según sea necesario para cumplir con los requisitos de las características naturales del movimiento de la corteza.
(3) Sistema de posicionamiento del accionamiento del puente de detección
Para monitorear eficazmente el proceso de deposición de cuerpos de arena y facilitar la detección de cuerpos de arena, se construyó un puente con una luz de 6 m y un ancho de 1 m. Actualmente está instalado en el puente de detección de la cuenca del lago.
El puente de medición tiene las siguientes funciones: ① El puente de medición puede moverse libremente dentro de un rango longitudinal de 16 m y posicionarse automáticamente. El error mecánico entre el riel guía y el puente de medición es inferior a 2 mm, lo que cumple con los requisitos para cuerpos de arena de alta precisión. detección de forma; ② Se coloca una consola en un extremo del puente de medición. Controla el posicionamiento y la detección automáticos del puente de medición. ③ Configure un sistema de detección de rejilla láser CCD en el puente de medición, y todo el sistema puede moverse 6 m horizontalmente. detección superpuesta para mejorar la precisión de la medición; ④ Instalar un carro de detección en el medio del puente, que puede detectar el tramo de 6 m. Mover dentro y escanear el proceso de deposición del cuerpo de arena.
3. Introducción al Laboratorio de Canales de Sedimentología de la Universidad China Youshi (Este de China)
La cuenca del rift es una típica cuenca de rift intracontinental formada desde el Mesozoico y el Cenozoico en el este de China. Contiene recursos ricos en petróleo y gas. A medida que el foco de la exploración de petróleo y gas se desplaza hacia los yacimientos estratigráficos y litológicos de petróleo y gas, los cuerpos de arena de turbidita en cuencas de fallas también se han convertido en un área importante para la exploración de yacimientos ocultos de petróleo y gas. Sin embargo, la formación y distribución de cuerpos de arena de turbidita en cuencas de rift se ven afectadas por muchos factores y el proceso de formación es repentino. Por lo tanto, la comprensión de los cuerpos de arena de turbidita aún permanece en la etapa de análisis cualitativo a través de datos sísmicos y de perforación, y su comprensión. origen La comprensión del mecanismo dinámico aún no es profunda y no existe un método de predicción eficaz. La simulación de sedimentación física puede reproducir el proceso de formación, el desarrollo y las reglas de evolución de los cuerpos de arena de turbidita, estableciendo así un modelo de flujo de fluido, prediciendo la forma y distribución de los cuerpos de arena y explorando los factores de control de los cuerpos de arena de turbidita. Bajo esta premisa se creó el Laboratorio de Canales de Sedimentología de la Universidad China Youshi (China Oriental).
El Laboratorio de Canales de Sedimentología de la Universidad China Youshi (Este de China) se estableció en 2002. Consta de tres partes: tanque de agua experimental, caja de arena y plantilla inferior incorporada. Después de muchas modificaciones, se llevaron a cabo con éxito simulaciones experimentales del macizo rocoso de conglomerado de pendiente pronunciada del frente del delta, delta en abanico, turbidita de asentamiento y turbidita sísmica. La pared interior del tanque de agua experimental tiene 5 m de largo, 2 m de ancho y 1 m de alto. Las paredes laterales de eje largo están hechas de vidrio para facilitar la observación y la fotografía. Las paredes laterales y la parte inferior del eje corto son paredes de cemento de 25 cm de espesor. Todo el fregadero se coloca sobre una base de 40 cm de altura. Un extremo de la pared lateral del eje corto está provisto de una entrada de agua y el otro extremo está provisto de una salida de agua. La entrada de agua está conectada externamente a un tanque de adición de arena, y al mismo tiempo se inyectan sedimentos y agua en el tanque de agua desde el tanque de adición de arena. Se coloca un soporte de metal móvil en el fregadero y la superficie del soporte se cubre con placas de hierro para simular la forma del fondo original. La pendiente de la forma del fondo se puede ajustar levantando la palanca. Fije un tubo de metal en el soporte como punto de activación de la fuente del terremoto y golpee el tubo de metal con fuerza externa para simular la aparición de vibración (Figura 10-1, Figura 10-2).
Figura 10-1 Vista transversal del dispositivo experimental de simulación de canal (unidad: cm)
(3) Tendencia de desarrollo de la investigación de simulación de sedimentación
Después de la Década de 1990, hay algunos nuevos desarrollos y tendencias en la tecnología de simulación de física de sedimentos, que se pueden resumir en los siguientes cinco aspectos.
1. La creciente combinación de simulación física y simulación numérica
Después de un siglo de desarrollo, la investigación sobre simulación de sedimentación ha logrado una serie de resultados académicos sobresalientes. Sin embargo, estos resultados se centran principalmente en la investigación de simulación física. Con la aplicación generalizada de las computadoras en geociencia, la investigación de simulación numérica sobre los procesos de deposición de cuerpos de arena clástica se está convirtiendo gradualmente en una rama importante de la tecnología de simulación sedimentaria y está cada vez más entrelazada con la simulación física. promoverse mutuamente. La combinación multinivel de simulación física y simulación numérica de procesos de sedimentación clástica es una importante dirección de desarrollo de la tecnología de simulación de sedimentación. Mediante la combinación de simulación física y simulación numérica, la investigación de la simulación numérica puede eliminar la interferencia de los factores humanos. El proceso de simulación física puede proporcionar parámetros cuantitativos para la simulación numérica por computadora, de modo que la simulación numérica tenga una base física confiable y esté más cerca de la producción real del campo petrolero, guiando así la exploración y el desarrollo de petróleo y gas de manera más efectiva.
Figura 10-2 Vista en perspectiva del dispositivo experimental de simulación de canal (unidad: cm)
La razón por la que la simulación numérica se ha convertido gradualmente en una rama importante de la tecnología de simulación de sedimentación es que Es similar a la simulación física. En comparación con la simulación numérica, la simulación numérica tiene algunas ventajas sobresalientes, que se reflejan específicamente en los siguientes cuatro aspectos.
1) Todas las condiciones para la simulación numérica están dadas por valores numéricos y no están limitadas por la escala y las condiciones experimentales, como las condiciones de contorno, pueden controlarse estrictamente para cambiar con el tiempo;
2) La simulación numérica es versátil y se puede aplicar a diferentes problemas prácticos siempre que se desarrolle el software de aplicación adecuado, por lo que la simulación numérica es altamente eficiente.
3) La simulación numérica también tiene una antiinterferencia ideal; rendimiento, las simulaciones repetidas pueden obtener exactamente los mismos resultados, lo cual es difícil de lograr en simulaciones físicas
4) Con la rápida actualización de las computadoras, las funciones se han mejorado continuamente, los costos se han reducido continuamente y; son relativamente baratos.
2. Proporciona un nuevo método para la predicción de yacimientos en exploración temprana.
En las primeras etapas de exploración en una cuenca o bloque, generalmente hay pocos pozos perforados y pocos pozos de evaluación, pero a menudo se encuentran disponibles datos sísmicos más detallados. A través de la interpretación de datos sísmicos se puede determinar el tipo de límite y las condiciones de una cuenca o bloque y el tipo de sistema sedimentario. Combinado con los datos de perforación, se puede establecer un modelo geológico conceptual, se pueden extraer los principales factores de control y se puede establecer un modelo físico. Bajo la guía del modelo físico, se pueden realizar experimentos de simulación física. La investigación con simulación numérica se puede llevar a cabo utilizando los parámetros proporcionados por la simulación física para predecir con precisión el patrón de distribución de los sistemas sedimentarios y la distribución de reservorios de alta calidad en la cuenca, proporcionando una base para la selección de objetivos de exploración. Este es un aspecto importante de la investigación de simulación de sedimentación que sirve a la exploración y el desarrollo de petróleo y gas, y también es una tendencia importante en el desarrollo de la tecnología de simulación de sedimentación.
3. Proporcionar una nueva tecnología para describir la heterogeneidad de la arenisca en las últimas etapas de desarrollo.
En la última etapa del desarrollo del campo petrolífero, generalmente hay una gran cantidad de datos estáticos y dinámicos. Puede utilizar los ricos datos de desarrollo y producción del campo petrolero para construir un modelo geológico fino y realizar experimentos de simulación basados en la capa de arena. grupos o capas de arena individuales, y compare los resultados experimentales con los datos estáticos y dinámicos existentes. Si los resultados experimentales son altamente consistentes con las características del cuerpo de arena reflejadas por los datos estáticos y dinámicos del pozo, los resultados experimentales pueden considerarse confiables. Las características del cuerpo de arena prototipo entre puntos de pozo se pueden describir mediante las características del cuerpo de arena experimental (cuerpo de arena modelo) correspondiente a los puntos de pozo, para predecir cuantitativamente la distribución y heterogeneidad del yacimiento entre puntos de pozo y la distribución. Ley del petróleo restante. Esta es otra tendencia importante en el desarrollo de la tecnología de simulación de deposición.
4. Método de análisis combinando los elementos estructurales de edificios embalses.
La esencia del método de análisis de elementos de la arquitectura del yacimiento es la estratificación del yacimiento, que es una característica importante del proceso de formación del yacimiento y una ley universal de los fenómenos geológicos. Cada nivel tiene dos elementos, a saber, interfaz jerárquica y entidad jerárquica (Lin Kexiang et al., 1995). La principal ventaja de los experimentos de simulación de sedimentación es que la forma, la fluctuación, la continuidad, el rango de distribución y los cambios de espesor de estas interfaces se pueden describir en detalle de acuerdo con la unidad de tiempo del proceso de formación, y se pueden corroborar con los resultados de los estudios modernos de sedimentación y afloramientos. establecer conocimientos geológicos para la predicción de yacimientos. El modelo de yacimientos y parámetros de yacimientos propone los factores de control para la formación y distribución de cuerpos de arena y las leyes geológicas de su evolución, que no están disponibles en otros métodos de investigación. En los últimos años, algunas publicaciones nacionales y extranjeras han intentado explorar la posibilidad de combinar ambas (Miall, 1985, 1988) y han logrado algunos resultados innovadores, formando una nueva tendencia en el desarrollo de la tecnología de simulación de sedimentación.
5. Combinar la división de unidades de flujo y la investigación de estratigrafía de secuencia de alta resolución.
En la última etapa del desarrollo de campos de petróleo y gas, un medio importante para estudiar los patrones de distribución del petróleo restante es reclasificar e identificar las unidades de flujo. En este proceso, el estudio de secuencias de alta resolución es la base. En los últimos años, la tecnología de simulación sedimentaria también ha jugado un papel muy importante en esta investigación. Dado que la clave para la investigación de estratigrafía de secuencias de alta resolución es la división fina de las interfaces isócronas, la tecnología de simulación sedimentaria tiene esta ventaja, ya sea un experimento de simulación física o un estudio de simulación numérica del proceso de formación de cuerpos de arena, puede proporcionar tiempo en cualquier momento. interfaz de etapa, distribución del yacimiento y características estructurales internas en este período de tiempo, y también señala la tendencia de evolución del yacimiento y las características de desarrollo en el siguiente período de tiempo. Por lo tanto, la combinación de tecnología de simulación sedimentaria e investigación de estratigrafía secuencial de alta resolución seguramente mostrará una gran vitalidad a la hora de subdividir unidades de flujo y predecir el petróleo restante. Muchos académicos nacionales y extranjeros están llevando a cabo este trabajo de diferentes maneras, y hay razones para creer que este método se convertirá en una tecnología práctica para predecir la distribución restante del petróleo en los próximos años.
En resumen, después de entrar en el siglo XXI, además de mantener las ventajas de su investigación teórica sedimentológica original, la principal tendencia de desarrollo es combinarla con la computadora y otros métodos de investigación geológica para formar un método para Predicción del desarrollo y evolución de yacimientos. Técnicas prácticas integrales para tendencias.