Geofluids

土-水特征曲线反映了非饱和土体的保水行为。颗粒大小和矿物组成对土体持水行为有显著影响。摘要为探讨不同粒径及溶液浸出对离子吸收稀土的持水行为的影响，采用压力板法对溶液浸出前后不同粒径样品的土壤水特征进行了测试。分析了干湿过程中土壤水分特性曲线。采用Fredlund&Xing 3参数模型、Fredlund&Xing 4参数模型和Van Genuchten模型对试验数据进行拟合分析，探讨不同模型土-水特征参数的变化规律。研究了粒度和溶液浸出对离子吸收稀土的持水行为及作用机理的影响。结果表明，在基质吸力相同的情况下，土壤含水量随粒径和粗粒含量的增加而逐渐降低，从而使土壤持水能力相应降低。在相同体积含水量的情况下，基质吸力与颗粒大小成反比。在干燥润湿过程中，随着粗颗粒粒径和含量的增加，变化幅度逐渐减小。在相同基质吸力条件下，溶液浸出后土壤含水量小于溶液浸出前，说明溶液浸出会降低土壤持水能力。 This is mainly because thickness of the double diffuse layer and pore water pressure are increased as a response to the ion exchange, thus decreasing matric suction.

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干湿循环突水是隧道开挖中的一个难题。为了研究干湿循环对隧道围岩稳定性的影响，对不同干湿循环次数的隧道开挖过程进行了物理实验和数值模拟。分析了应力、位移和孔隙水压力的变化规律。随着循环次数的增加，隧道围岩的孔隙水压力、垂直应力和上下进路逐渐增大。其增长过程可分为三个阶段：小幅增长阶段、缓慢增长阶段和急剧增长阶段。围岩在干湿循环作用下的破坏过程由顶板向边墙逐渐发生，底板变化不大。模拟结果表明，隧道围岩最大主应力增大，最小主应力减小。此外，岩体的位移随距地表距离的增加而逐渐减小。将仿真结果与实验结果进行了比较，结果吻合良好。研究结果可为干湿循环隧道的安全开挖和科学设计提供有益的参考。

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煤层气（CBM）以及副产物水包含能指导煤层气井的生产率的预测丰富地球化学信息。地球化学特征和来自六个煤层气井在禹王块，云南东部产生的水生产率反应，使用常规离子，氢，氧同位素的数据进行分析，并溶解无机碳（DIC）。结果表明，良好的L-3所产生的水的类型是主要的Na-HCO_三，而其他五口井则为Na-Cl-HCO_三。水-岩相互作用对采出水同位素特征影响很大。结合D和同位素的富集机制^18岁O、 结果表明，水样相对于局部大气水线有明显的D漂移趋势。这个^13个水样中DIC的C富集表明，DIC主要是由煤层中的碳酸盐矿物溶解而产生的。HCO的浓度_三^-、D漂移趋势，并富集^13个C类_{驾驶员信息中心}采出水与煤层气产量呈正相关，L-4井和L-6井证实了这一点。

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弱胶结砂岩作为非常规含水岩石，在排水或抽水试验中其导水率可提高几个数量级，给西北地区煤矿防治水工作带来了巨大挑战。本文对侏罗系弱胶结砂岩进行了渗流试验，分析了渗流过程中的导水率。结合室内试验和理论分析方法，研究了弱胶结砂岩的渗透率与微孔结构的关系，最终阐明了弱胶结砂岩的渗透率演化机理。根据试验结果，渗流过程可分为饱和渗流阶段、稳定渗流阶段和渗流突变阶段。随着孔隙率和压汞速率的增大，导水率增大，但两者之间没有明显的相关性。相比之下，导水率与平均孔喉半径呈线性正相关。孔喉比的变化趋势可以作为判断弱胶结砂岩是否发生渗流突变的主要参考指标。在对微孔结构与渗透系数相关性分析的基础上，建立了直毛管的渗流模型，提出了稳定渗流阶段和渗流突变阶段的理论渗透方程。结果表明，弱胶结砂岩的比渗透率与孔隙度和平均孔喉半径的平方成正比。文中还给出了计算后两阶段比渗透率的理论公式。理论计算结果与实验值基本吻合。

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这项研究提出储层特性的新颖解释模型而欠平衡钻井（UBD），通过将一种无迹卡尔曼滤波器（UKF）算法中的油，气，和液体的三相变质量流动模型。在该模型中，测量参数被简化为井底压力和液体出口流，用于减少计算和时间的量。通过考虑实时测量，沿着井的渗透率，储层压力可以不断更新。三种情况包括单参数和双参数估计进行了模拟，并且性能对扩展卡尔曼滤波器（EKF）进行测试。结果表明储层渗透率的该单参数估计或压力实现优异的性能。井底压力和出口流跟踪实时测量值的过滤的值。当打开的贮存器的一个新的部分，估计储层渗透率或压力总是可以迅速而准确地返回到其真正价值。然而，这是不可能的双参数估算，以获得良好的效果;其解释精度低。UKF在两个估计精度和收敛速度，这进一步示出了基于UKF新颖解释模型的优势和精度优于EKF。 Benefits from this model are seen in accurate bottomhole pressure and reservoir characteristic predictions, which are of major importance for safety and economic reasons during UBD and follow-up completion operations.

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非润湿性流体侵入充满润湿性流体的多孔介质时，常观察到非混相流体流动(排水位移)。大量的研究证实了三种不同的驱替模式的存在，它们依赖于粘度比和毛细管数量:稳定驱替、粘性指进和毛细管指进。然而，各驱替模式的相界和驱替效率会随所使用的实验和数值工具的特性而发生显著的变化。本研究从天然砂的三维x射线计算机断层图像中提取三维(3D)管网模型。利用所提取的网络模型定量地勾勒出驱替模式的相界，并对大范围的粘度比和毛细管数下的驱替效率进行了研究。此外，还研究了管材尺寸分布和管材连通性对位移特性的影响。首次观察到粘性指进区与毛细管指进区在驱油效率方面的过渡规律。随着管径分布趋于均匀，粘度效应增大。当管连通性降低到~4.6时，相边界变得与二维网络相似。通过局部梯度图突出了相位边界和位移效率的特征变化。

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