Более

6.3: Разрушение - Науки о Земле


6.3: Разрушение - Науки о Земле

Моделирование парных гидротермохимических потоков жидкости через сети трещин горных пород и его применения

В этом обзоре рассматривается недавнее развитие потока жидкости через сеть трещин в породе, включая моделирование сети трещин, потока жидкости в одной трещине и сети трещин, а также инженерные приложения. Эта статья хорошо организована и хорошо написана. Обзор численного моделирования исчерпывающий, но обзор экспериментальной части может быть улучшен.

В разделе 3.5 авторам следует просмотреть больше экспериментальных работ по теме нелинейного течения жидкости. Три рассмотренные здесь статьи не могут дать исчерпывающий обзор. Могут быть включены некоторые недавние работы, например, Yin et al. 2018. Rock Mech Rock Eng, 51, 3167-3177 Ji et al. 2020. Comp Geotech, 123, 103589 Dang et al. 2019. Комп Геотек, 114, 103152.

В выводах авторы должны рассмотреть возможные направления исследований моделирования сети трещин на основе обзорной работы.

В этом обзоре рассматривается недавнее развитие потока жидкости через сеть трещин в породе, включая моделирование сети трещин, потока жидкости в одной трещине и сети трещин, а также инженерные приложения. Эта статья хорошо организована и хорошо написана. Обзор численного моделирования исчерпывающий, но обзор экспериментальной части может быть улучшен.

В разделе 3.5 авторам следует просмотреть больше экспериментальных работ по теме нелинейного течения жидкости. Три рассмотренные здесь статьи не могут дать исчерпывающий обзор. Могут быть включены некоторые недавние работы, например, Yin et al. 2018. Rock Mech Rock Eng, 51, 3167-3177 Ji et al. 2020. Comp Geotech, 123, 103589 Dang et al. 2019. Комп Геотек, 114, 103152.

Ответ A1: Спасибо за предложение. Эти документы были рассмотрены и цитированы в разделе 3.5.

В выводах авторы должны рассмотреть возможные направления исследований моделирования сети трещин на основе обзорной работы.

Ответ A2: Для решения этой проблемы в раздел «Выводы» были добавлены следующие тексты:

& hellip В дальнейшем развитии DFN-моделирования будет продолжаться прогресс с лучшим включением имеющихся данных о кондиционировании и косвенно полученной информации о трещинах. Мы также можем увидеть рост использования машинного обучения в этих приложениях.

Рукопись в целом написана очень хорошо и после некоторых исправлений подходит для публикации.

  • Поскольку авторы в основном обсуждают моделирование сети трещин, им следует подумать об изменении названия соответственно, например & ldquofracture моделирование сети для связанных приложений гидротермохимического численного моделирования & rdquo подходит лучше. Авторы могут захотеть подумать о новом названии.
  • Разрешение рисунка неоднородного качества, некоторые рисунки могут быть заменены версиями с высоким разрешением. Например: Рисунок 6, Рисунок 13, Рисунок 14, Рисунок 15, Рисунок 25.
  • То же самое относится к уравнениям, которые иногда кажутся вставленными в виде рисунков, а иногда с использованием инструмента уравнения в Word. Пожалуйста, проверьте размер шрифта и внешний вид уравнений и параметров, чтобы обеспечить однородное высокое качество.
  • В разделе 3.1, где авторы объясняют ECPM, они представляют очень простой пример. Следует пояснить, что такой тензор проницаемости для всей системы может не работать и не отражать поведение коллектора на практике. Поскольку плотность и ориентация трещин неоднородны в реальных месторождениях, и нам необходимо привязать систему к небольшим подсекциям и получить тензоры проницаемости для этих блоков сетки. Я думаю, что COMSOL не может дать такие тензоры проницаемости, иначе это займет очень много времени. Поэтому я предлагаю авторам ввести такие пакеты, как Fracman или DFNworks для расчета эквивалентного поля проницаемости, которые обеспечивают более реалистичные тензоры проницаемости коллектора.
  • На рисунке 1 авторы собрали набор подходов к моделированию DFN. Тем не менее, я видел некоторые подходы, в которых исследователи пытались учесть некоторые физические предпосылки процесса гидроразрыва во время моделирования сети трещин. Если этот подход не рассматривается в категориях рисунка 1, рекомендую упомянуть о них. См. Следующие документы:

Масихи, М., Кинг, П., Р., & ldquoA Коррелированная сеть трещин: моделирование и свойства перколяции & rdquo, Water Resources Research, 43, W07439, 2007

Махмудпур, С., Масихи, М., & ldquo Улучшенный алгоритм имитации отжига при моделировании сети трещин & rdquo, Journal of Natural Gas Science and Engineering, 33, 538-550, 2016.

  • Проблема с форматированием шрифта. Когда авторы использовали & ldquoshown в & rdquo, оставшаяся часть текста переходит на следующую строку. Пожалуйста, примите во внимание и измените его соответствующим образом. Например, строки 237–243.
  • На рисунке 9 гидравлический градиент в заголовке отличается от рисунка. Кроме того, я предлагаю использовать тот же гидравлический градиент для рисунков 9-11 или даже ту же цветовую полосу для лучшей сопоставимости.
  • Используйте тот же формат для заголовков подразделов. Например, сравните 3.2 и 3.3.
  • Лучше иметь дополнительную информацию в разделе 4.2. Какой подход или программное обеспечение используется для получения модели гидравлической проводимости (рисунок 22)? Кроме того, лучше объяснить тип химических реакций или возможные предположения, чтобы смоделировать их с помощью COMSOL. Потому что большинство химических реакций контролируются кинетикой, и нам нужно отслеживать возможную цепочку реакций от реагентов к продуктам. COMSOL не может обрабатывать этот тип моделирования. Чтобы решить эту проблему, исследователи пытаются объединить пакеты геохимии, такие как PHREEQC. Поэтому очень важно обсудить возможные реакции и предположения, а также точность и недостатки различных подходов к реализации.
  • Строка 567: цитируйте, пожалуйста, соответствующую статью об алгоритме SIMPLE.

Рукопись в целом написана очень хорошо и после некоторых исправлений подходит для публикации.

  • Поскольку авторы в основном обсуждают моделирование сети трещин, им следует подумать об изменении названия соответственно, например & ldquofracture моделирование сети для связанных приложений гидротермохимического численного моделирования & rdquo подходит лучше. Авторы могут захотеть подумать о новом названии.

Ответ B1: Мы ценим ваш комментарий. Тем не менее, мы считаем, что название уместно и является истинным отражением исследования, рассмотренного в этой статье. Моделирование сети трещин - лишь небольшая часть этого обзора, а основная часть фактически посвящена рассмотрению моделирования потока сопряженной жидкости.

  • Разрешение рисунка неоднородного качества, некоторые рисунки могут быть заменены версиями с высоким разрешением. Например: Рисунок 6, Рисунок 13, Рисунок 14, Рисунок 15, Рисунок 25.

Ответ B2: Большая часть этих рисунков заменена рисунками с более высоким разрешением, за исключением рисунков 13 и 14, которые уже имеют высокое разрешение. Низкое качество изображения вызвано преобразованием WORD в PDF. Мы также перепроверили все остальные цифры, чтобы гарантировать постоянство качества рисунков.

  • То же самое относится к уравнениям, которые иногда кажутся вставленными в виде рисунков, а иногда с использованием инструмента уравнения в Word. Пожалуйста, проверьте размер шрифта и внешний вид уравнений и параметров, чтобы обеспечить однородное высокое качество.

Ответ B3: Низкое / непоследовательное качество оформления формул было вызвано преобразованием из другой версии WORD. Теперь мы повторно набрали все уравнения, используя один и тот же редактор формул, чтобы обеспечить единообразие типографского качества.

  • В разделе 3.1, где авторы объясняют ECPM, они представляют очень простой пример. Следует пояснить, что такой тензор проницаемости для всей системы может не работать и не отражать поведение коллектора на практике. Поскольку плотность и ориентация трещин неоднородны в реальных месторождениях, и нам необходимо привязать систему к небольшим подсекциям и получить тензоры проницаемости для этих блоков сетки. Я думаю, что COMSOL не может дать такие тензоры проницаемости, иначе это займет очень много времени. Поэтому я предлагаю авторам ввести такие пакеты, как Fracman или DFNworks для расчета эквивалентного поля проницаемости, которые обеспечивают более реалистичные тензоры проницаемости коллектора.

Ответ B4: Мы согласились с поднятым вопросом о подходе ECPM. Однако мы не утверждаем, что ECPM всегда будет работать правильно во всех случаях. Фактически, как упоминалось во введении, ECPM - это лишь один из нескольких подходов, обычно используемых для решения проблемы вычислительной эффективности при моделировании потока через сети трещин в масштабе коллектора. В этом разделе мы рассматриваем основную идею подхода ECPM с использованием COMSOL в качестве инструмента (который также используется во втором тематическом исследовании, описанном в разделе 4.2). Целью здесь не было анализировать или сравнивать реализацию или точность подходов ECPM, реализованных в различных программных пакетах.

В исправленную рукопись был добавлен следующий текст, чтобы решить проблему, поднятую рецензентом:

В приведенном выше примере используется небольшой блок для иллюстрации процесса оценки тензора проницаемости модели DFN с помощью COMSOL. Такую оценку также можно выполнить с помощью нескольких других программных пакетов, таких как FRACMAN [111] и DFNWorks [112]. Чтобы использовать подход ECPM в масштабе коллектора, интересующую область можно подразделить на блоки с их оценочными эквивалентными тензорами проницаемости. Этот подход основан на предположении, что субблоки удовлетворяют требованиям репрезентативного элементарного объема, как описано в Разделе 1. Иногда это может быть сложно из-за присущей неоднородности сетей трещин, и поэтому на практике придется использовать определенную степень приближения. .

  • На рисунке 1 авторы собрали набор подходов к моделированию DFN. Тем не менее, я видел некоторые подходы, в которых исследователи пытались учесть некоторые физические предпосылки процесса гидроразрыва во время моделирования сети трещин. Если этот подход не рассматривается в категориях рисунка 1, рекомендую упомянуть о них. См. Следующие документы:

Масихи, М., Кинг, П., Р., & ldquoA Коррелированная сеть трещин: моделирование и свойства перколяции & rdquo, Water Resources Research, 43, W07439, 2007

Махмудпур, С., Масихи, М., & ldquo Улучшенный алгоритм имитации отжига при моделировании сети трещин & rdquo, Journal of Natural Gas Science and Engineering, 33, 538-550, 2016.

Ответ B5: Спасибо за предложение. Эти две статьи были рассмотрены и процитированы в Разделе 2. К исправленной рукописи был добавлен следующий текст:

Различные корреляционные структуры также могут быть рассмотрены при моделировании DFN [109,110].

  • Проблема с форматированием шрифта. Когда авторы использовали & ldquoshown в & rdquo, оставшаяся часть текста переходит на следующую строку. Пожалуйста, примите во внимание и измените его соответствующим образом. Например, строки 237–243.

Ответ B6: Это была ошибка форматирования, вызванная предоставленным шаблоном WORD. Теперь проблема решена.

  • На рисунке 9 гидравлический градиент в заголовке отличается от рисунка. Кроме того, я предлагаю использовать тот же гидравлический градиент для рисунков 9-11 или даже ту же цветовую полосу для лучшей сопоставимости.

Ответ B7: Спасибо за ваш внимательный обзор. Опечатка на Рисунке 9 исправлена. Эти цифры также были построены заново с использованием той же цветовой шкалы для облегчения сравнения.

Ответ B8: Готово. Мы перепроверили рукопись, чтобы убедиться в согласованности стиля.

  • Лучше иметь дополнительную информацию в разделе 4.2. Какой подход или программное обеспечение используется для получения модели гидравлической проводимости (рисунок 22)? Кроме того, лучше объяснить тип химических реакций или возможные предположения, чтобы смоделировать их с помощью COMSOL. Потому что большинство химических реакций контролируются кинетикой, и нам нужно отслеживать возможную цепочку реакций от реагентов к продуктам. COMSOL не может обрабатывать этот тип моделирования. Чтобы решить эту проблему, исследователи пытаются объединить пакеты геохимии, такие как PHREEQC. Поэтому очень важно обсудить возможные реакции и предположения, а также точность и недостатки различных подходов к реализации.

Ответ B10: В измененную рукопись был добавлен следующий текст, чтобы дать более подробное объяснение вопросов, поднятых в этом комментарии:

В этой модели объемная скорость реакции растворения Cu определяется расчетной площадью поверхности медных минералов в зависимости от сорта Cu и скорости поверхностной реакции в кинетике первого порядка по отношению к концентрации кислоты. Константа скорости была оценена по данным испытаний на выщелачивание с использованием образцов с рудника. Введенный выщелачивающий агент также вступает в реакцию с жильными минералами, что может повлиять на растворение меди, поскольку она потребляет кислоту. Поэтому потребление кислоты жильными минералами учитывается в модели, и соответствующая кинетика также оценивается по данным испытаний на выщелачивание. На растворение Cu также могут влиять геохимические реакции в водной среде между различными видами в растворе. Однако на текущем этапе предварительного исследования эти процессы не моделируются. В зависимости от результатов металлургических испытаний, если будет обнаружено, что геохимические реакции в водной среде оказывают значительное влияние на растворение Cu, моделирование этих реакций может быть включено в нашу модель путем объединения программного пакета геохимического моделирования, такого как PHREEQC [117].

Ответ B11: Как предполагается, для алгоритма ПРОСТОЙ (раздел 3.3) цитируется следующая ссылка:

Ван, Х., Ван, Х., Гао, Ф., Чжоу, П. и Чжай, З. (2018), Обзор литературы по алгоритмам разделения давления и скорости, применяемым к моделированию CFD встроенной среды, Строительство и окружающая среда, 143, стр. 671-678.


Стоимость серии симпозиумов из четырех частей (5/14, 5/21, 5/27 / & amp 6/3):

& # 8211 50 долларов для членов NAON и Own the Bone

& # 8211 75 долларов США для членов AOA и новых лидеров
& # 8211 25 долларов США для ординаторов, студентов и стипендиатов
& # 8211 150 долларов США для лиц, не являющихся участниками (лица, зарегистрировавшиеся на предварительное мероприятие 23 марта, получат дополнительную скидку в размере 25 долларов США на регистрацию на основное мероприятие, состоящее из четырех частей)

Собственные цели обучения Bone Symposium:

  • Обсудите эпидемию хрупких переломов и то, как меры вторичной профилактики переломов помогают решить эту проблему.
  • Проанализируйте междисциплинарные аспекты реализации модели оказания помощи при вторичной профилактике переломов Службой связи по переломам (FLS).
  • Изучите и практикуйте завершение обследования пациентов с остеопорозом.
  • Обсудите текущие и потенциальные стратегии фармакологического лечения пациентов с остеопорозом или находящихся в группе риска.
  • Изучите междисциплинарные стратегии лечения и профилактики после переломов, связанные со здоровьем костей, с помощью тематических исследований.

Целевая аудитория:

Хирурги-ортопеды, многопрофильные врачи, медсестры, практикующие медсестры, фельдшеры, физиотерапевты и эрготерапевты и другие специалисты в области здравоохранения, оказывающие помощь ортопедическим пациентам как в условиях неотложной помощи, так и в амбулаторных условиях.

Заработайте признание:

  • Заработайте примерно 8 часов AMA PRA Category 1 Credits ™ на все четыре сеанса
  • Или заработайте примерно 8,25 часа Контактные часы медсестер категории А на все четыре сеанса
  • По окончании курса участники получат Сертификат о прохождении курса обучения здоровью костей.

Симпозиум OTB, часть I (14 мая, 10:00 - 12:00 по восточноевропейскому времени)

а. Добро пожаловать и обзор

я. Лаура Бойно, FNP-BC, и Лаура Този, доктор медицины, ФАОА

б. Междисциплинарные программы профилактики вторичных переломов (панель)

я. Обзор Own the Bone & # 8211 Cynthia Emory, MD, FAOA

II. Обзор реестра OTB & # 8211 Грегори Браун, доктор медицинских наук, ФАОА

iii. Лучшее из программы - Стейси Ротвелл, Пенсильвания

c. Что могут сделать НП или ПА для программы здоровья костей?

d. Кальций и витамин D: что нужно знать

Симпозиум OTB, часть II (21 мая, 10:00 - 12:00 по восточноевропейскому времени)

а. Как понять, когда это все-таки не остеопороз

б. Лечение остеопороза & # 8220 естественным путем & # 8221: обновленная информация о микробиоме

c. Медицинское лечение остеопороза

d. Здоровье костей после бариатрической хирургии

Симпозиум OTB, часть III (27 мая, 17:00 - 19:00 по восточноевропейскому времени)

а. Стратегии включения профилактики вторичных переломов в обучение в ординатуре

я. Стивен Кейтс, доктор медицины, ФАОА - модератор

II. Кайл Джерей, MD, FAOA & # 8211 Опишите проблему / пробел в лечении

iii. Джошуа Патт, доктор медицины, ФАОА & # 8211 Обсудить исследование CORD / OTB

iv. Дэниел Лэйон, доктор медицины, # 8211, резидент, вовлеченный в остеопороз

б. Обзор учебной программы резидента (Университет Торонто)

я. Эрл Богох, доктор медицины, FRCSC Виктория Эллиот-Гибсон, магистр наук

c. Заявление о консенсусе ASBMR

Симпозиум OTB, часть IV (3 июня, 17:00 - 19:00 по восточноевропейскому времени)

а. Оценка риска разрушения

б. Переломы дистального отдела лучевой кости: канарейка в угольной шахте

c. Примеры из практики лечения остеопороза после перелома

я. Лаура Бойно, FNP-BC & amp; факультет

С вопросами обращайтесь к Бену Грейсу по адресу [email protected]

AOA и Own the Bone благодарят Amgen, DePuy Synthes, Medtronic, Radius и UCB за их финансовую поддержку виртуального симпозиума Own the Bone 2021 года.

Национальная ассоциация медсестер-ортопедов (NAON) аккредитована в качестве поставщика непрерывного сестринского образования Комиссией по аккредитации Американского центра сертификации медсестер.

Это мероприятие было запланировано и реализовано в соответствии с требованиями и политикой аккредитации Совета по аккредитации непрерывного медицинского образования (ACCME) при совместной поддержке Североамериканского общества позвоночника и Американской ортопедической ассоциации. Североамериканское общество позвоночника аккредитовано ACCME для обеспечения непрерывного медицинского образования врачей. Североамериканское общество позвоночника назначает эту живую деятельность максимум на 8,0 баллов AMA PRA Category 1 Credits ™. Врачи должны претендовать только на заслугу, соизмеримую со степенью их участия в этой деятельности. Американская медицинская ассоциация определила, что врачи, не имеющие лицензии в США на участие в этой деятельности НМО, имеют право на получение кредитов AMA PRA Category 1 Credits ™.


Кристаллические покрытия могут помочь разгадать загадку узоров изломов

Сеть трещин в Оманских горах. Предоставлено: Laubach et al.

Это трещины на тротуаре. Расселины в дорожных полотнах. Паутинные текстуры кирпича и валунов. И это только видимые на поверхности трещины. Под землей трещины могут распространяться по горным породам, создавая сложные сети, простирающиеся на многие мили.

Понимание того, как образуются трещины и где они расположены, является фундаментальным вопросом геолого-геофизических исследований и имеет важное значение для повседневной жизни. Трещины влияют на то, сколько нефти и газа может поступать из сланцевой залежи. Они могут контролировать, где грунтовые воды имеются в большом количестве или где их трудно достать, и будет ли углекислый газ, закачанный под землю, оставаться на месте или просачиваться обратно в атмосферу, где он может способствовать изменению климата.

Большинство ученых искали ответы на эти вопросы с помощью подземных наблюдений и исследований, основанных на механике. Но эти подходы не дали ответа даже на основные вопросы о трещинах в более глубоких и горячих средах. Ответы на эти вопросы жизненно важны для более точного прогнозирования структуры подземных трещин и принятия более эффективных инженерных решений.

Исследовательская группа под руководством Техасского университета в Остине бросает вызов существующей научной парадигме, утверждая, что одной механики недостаточно. Чтобы добиться прогресса в исследовании трещин, ученым необходимо задуматься о роли химии.

Керны горных пород Восточного Техаса с трещинами. Керны показывают, как открытые трещины могут содержать цементные отложения, что может дать ключ к пониманию среды и процесса трещины. Метка & # 8220F & # 8221 обозначает перелом. этикетка & # 8220Br & # 8221 обозначает цементный мост. Предоставлено: Ландер и др.

В августе 2019 года исследователи опубликовали статью в журнале. Обзоры геофизики обоснование необходимости принятия химической точки зрения, чтобы понять, как развиваются структуры трещин. Например, недавно опубликованные исследования показывают, что минералы, выстилающие внутреннюю часть трещин, могут фиксировать важные данные о том, когда и почему образуются трещины. Кристаллические покрытия также могут влиять на сам процесс разрушения. Химический анализ, эксперименты, моделирование и теория могут улучшить понимание учеными того, как структуры трещин развиваются в различных геологических временных масштабах, сказал ведущий автор Стивен Лаубах, старший научный сотрудник Исследовательского подразделения Бюро экономической геологии UT. Школы наук о Земле Джексона.

«Это горячие породы с горячей жидкостью в них, поэтому они представляют собой чрезвычайно химически реактивную среду», - сказал Лаубах.

Лаубах является руководителем программы бюро переломов и диагенеза и является соавтором статьи с 18 другими соавторами. Документ основан на идеях, обсуждавшихся на семинаре 2016 года по химии развития структуры трещин, спонсируемом Управлением фундаментальных энергетических наук Министерства энергетики США.

От горных пиков до скальных образований глубиной в несколько миль трещины являются наиболее распространенными структурами горных пород во многих геологических условиях. Их явное изобилие влияет на прочность окружающей породы и поток жидкости. Однако из-за внешней простоты переломов их трудно решить. С помощью только механики и геометрии практически невозможно выявить процессы, которые привели к образованию одной трещины по сравнению с другой. Химия предоставляет необходимый контекст для проведения этих различий.

Стивен Лаубах, руководитель программы трещиноватости и диагенеза Техасского университета в Школе геолого-геофизических исследований Остина Джексона и Бюро экономической геологии № 8217, стоит на обнажении раздробленного камня в национальном парке Гранд-Тетон. Обнажение - отличный аналог для подземных газовых залежей. Предоставлено: Энн Лаубах.

& # 8220 В случае простой трещины с размыканием, она могла образоваться в результате стольких различных процессов, - сказал Лаубах. & # 8220 Когда вы видите трещину в керне, вы не можете сказать, когда она образовалась или почему она образовалась конкретно. Вам нечего делать дальше, чтобы сделать вывод о том, какие закономерности находятся вдали от ствола скважины & # 8221.

В статье авторы объясняют, как химия может предложить более конкретную информацию о факторах, формирующих трещины, при этом исследования сосредоточены на трещинах, которые образуются на глубине 1-10 километров под поверхностью.

Трещины в этих средах часто содержат внутри себя месторождения полезных ископаемых. Поскольку различные минералы образуются в определенных условиях, минеральные покрытия служат записью среды горных пород с течением времени. Сами минералы также могут влиять как на процесс гидроразрыва, так и на то, насколько жидкость может протекать через сеть трещин.

Лаубах сказал, что анализ химии трещин уже привел к важным открытиям. Например, исследование бюро показало, что сеть трещин в Восточном Техасе медленно и неуклонно росла в течение примерно 50 миллионов лет - намного дольше, чем ожидалось. А выпускник Школы наук о Земле Джексона Абдулазиз Альмансур (который получил степень магистра по школьной программе по энергетическим и земным ресурсам в 2017 году) недавно опубликовал статью, основанную на его диссертационном исследовании, в котором используется химический анализ вмещающей породы для успешного прогнозирования возникновения трещин. могут либо увеличить, либо заблокировать добычу нефти в зависимости от того, закрыты ли они минеральными цементами или открыты и могут служить в качестве каналов для углеводородов.

Однако, несмотря на огромный потенциал химии в изучении поведения разрушения, Лаубах сказал, что химический подход по-прежнему является относительно необычным подходом, который требует дополнительных исследований по всем направлениям.

«Мы подозреваем, что, вероятно, потребуется целое поколение наблюдательных и экспериментальных работ, будь то с аналоговыми материалами или при повышенных температурах, работая с химическими реакциями, в которых происходят такие реакции, как осаждение», - сказал он. & # 8220 В 60-х годах была очень популярна лабораторная механика разрушения. Я думаю, что мы, вероятно, должны провести еще один раунд этого ».

Джованни Бертотти, исследователь трещин, не участвовавший в публикации, и руководитель отдела гражданского строительства и наук о Земле в Технологическом университете Делфта, назвал статью & # 8220milestone & # 8221 и сказал, что он ожидает, что статья будет прочитана широкий круг людей как в академических кругах, так и в промышленности.

За дополнительной информацией обращайтесь: Антон Капуто, Школа геонаук Джексона, 512-232-9623, Моника Корша, Школа геонаук Джексона, 512-471-2241.


Методология

Сбор и обработка журналов FMI

В скважине MOL-GT-01 использовалась тонкая версия инструмента FMI, что означает, что использовались только колодки без закрылков из-за ограничений по размеру отверстия и во избежание повреждения инструмента при открытии колодок. Эта версия инструмента содержит 96 микроэлектродов, а охват ствола скважины по окружности уменьшен на 50% по сравнению с инструментом с закрылками. Использовался стандартный рабочий процесс обработки FMI с контролем качества данных акселерометра и магнитометра для проверки ориентации данных. Коррекция скорости применялась в полевых условиях для корректировки любого смещения глубины или нерегулярных движений инструмента, а также выполнялась гармонизация кнопок для корректировки эффектов различных реакций между кнопками. Конкатенация и ориентация подушек были выполнены для создания ориентированного массива, в котором каждая площадка находится в правильном положении вокруг ствола скважины. Наконец, была выполнена динамическая и статическая нормализация скорректированных данных изображения с динамическим окном размером 2 фута (0,6096 м). Последующий контроль качества окончательных изображений FMI показал, что только 3% данных были от «среднего до плохого» из-за эффектов прилипания. Эти интервалы были исключены для дальнейшего анализа.

Количественная оценка характеристик функции

Геологи Schlumberger определили различные особенности в журнале FMI. Большинство из них являются проводящими элементами, что означает, что они имеют большую электрическую проводимость, чем матрица породы, и появляются как «темные» элементы на каротажной диаграмме FMI, то есть проводящие трещины, границы пластов и стилолиты. Резистивные элементы кажутся легче, чем матрица породы. Наблюдалось всего 18 резистивных трещин, что намного меньше, чем количество проводящих трещин. Эти резистивные трещины интерпретируются как полностью цементированные минералами и не принимаются во внимание в этом исследовании, поскольку они не влияют на проницаемость. Кроме того, были идентифицированы три прорыва ствола скважины, которые выглядели как пара затемненных полос с углом 180 ° между ними, что указывает на минимальное горизонтальное напряжение примерно на юго-запад-восток-восток.

Целью данного исследования является изучение влияния толщины пласта, литологии и разломов на естественный (частично) открытые переломы. Они будут отображаться в журнале FMI как проводящие синусоиды. Однако их необходимо отличать от границ пластов и трещин растяжения, вызванных бурением, которые также наблюдаются как проводящие свойства. Разница между границами пласта и трещинами основана на трех наблюдениях. Во-первых, границы пласта почти всегда представляют собой сплошные синусоиды, а трещины чаще могут быть прерывистыми. Во-вторых, трещины часто пересекают другие элементы, а плоскости напластования - нет. Наконец, основываясь на данных сейсморазведки и керна, а также геофизических каротажных диаграмм других скважин, мы знаем, что границы пластов в основном пологие, а трещины в основном имеют более высокие углы. Поскольку это исследование сосредоточено на естественных (частично) открытых трещинах, их также следует отличать от трещин, вызванных бурением. Это различие основано на том факте, что трещины, вызванные бурением, показывают неоднородности проводимости на противоположных сторонах ствола скважины, в то время как естественные трещины в основном выглядят как синусоиды. Трайс (Ссылка Trice, Lovell, Williamson and Harvey 1999) более подробно описывает интерпретацию функций из журналов изображений.

Интерпретируемые особенности, которые использовались в этом исследовании, определены следующим образом:

Границы кровати: плоские элементы, которые отображаются в зарегистрированном журнале FMI как (части) синусоид. Они интерпретируются как слои осаждения, которые представляют собой ограничивающие поверхности между отдельными слоями, заполненные более проводящим материалом, например глиной.

Проводящие (естественные) переломы: непрерывные или прерывистые, в основном круто падающие проводящие плоские элементы, часто пересекающие другие элементы, проявляющиеся как (части) синусоид. Они интерпретируются как естественные трещины, заполненные материалом, который является более проводящим, чем вмещающая порода, например глина, ил или соленая вода. В данной статье эти особенности называются «проводящими трещинами».

Трещины при растяжении, вызванные бурением: неровности, проявляющиеся в виде линий на противоположных сторонах ствола скважины (разница 180 °). Было интерпретировано, что они образовались в результате бурения скважины, и их простирание параллельно простиранию. на месте максимальное горизонтальное напряжение, которое в данном случае составляет примерно СЗ-ЮВ-ЮВ (рис. 3).

Рис. 3. Наклон (A) и азимут (B) трещин, вызванных бурением, интерпретируются по каротажу FMI. Элементы, вызванные бурением, выглядят как две трассы на противоположных сторонах ствола скважины (180 ° между ними), как видно на азимутальном графике (B). Трещины, вызванные бурением, образуются параллельно максимальному горизонтальному напряжению, которое в данном случае составляет примерно СЗ-ЮВ-ЮВ, слегка изменяясь от c.N170E в верхней части до c.N150E в нижней части разреза нижнего карбона.

Характеристики были вручную выбраны в журнале FMI компанией Schlumberger с использованием как статического, так и динамического журнала для интерпретации. Путем выбора объектов были определены азимут и угол падения.

Вероятность пересечения вертикальной трещины с вертикальной скважиной меньше, чем пересечения горизонтальной трещины. Чтобы компенсировать эту систематическую ошибку выборки, измеренная частота трещин (количество на метр) должна быть скорректирована перед анализом. Согласно Терзаги (Ссылка Terzaghi 1965), каждой трещине был присвоен весовой коэффициент:

$ w = <1 over < cos alpha >> $

в котором ш - весовой коэффициент и α - угол между нормалью плоскости трещины и стволом скважины, то есть кажущееся падение трещины. Этот весовой коэффициент стремится к бесконечности для трещин, которые почти параллельны стволу скважины (в данном случае почти вертикальны). Это неверно, поскольку вероятность пересечения вертикальной трещины вертикальным стволом скважины не равна нулю. Было предложено много разных способов исправить эту проблему. Однако большинство этих методов содержат допущения, неприменимые в данном исследовании, например, предположение, что все трещины полностью пересекают ствол скважины (Дэви и др., Ссылка Дэви, Дарсель, Бур, Мунье и де Дрейзи, 2006) или что все трещины самолеты имеют форму эллипса (Mauldon & amp; Mauldon, Reference Mauldon and Mauldon 1997). Более того, такие методы, как Mauldon & amp; Mauldon (ссылка Mauldon and Mauldon, 1997), позволят получить наиболее реалистичные значения, но для этого потребуется информация, которая недоступна в данном исследовании, например, длина двух осей эллипса излома. В качестве альтернативы, для предотвращения переоценки субвертикальных трещин часто используется произвольный угол отсечки 10 ° между трещиной и стволом скважины (Yow, Reference Yow 1987). В этом исследовании был применен максимальный весовой коэффициент 1 / cos (80 °). Figure 4A shows the measured frequency of conductive fractures along depth, Figure 4B the inclination of these fractures and Figure 4C the Terzaghi-corrected fracture frequency along depth. These corrected fracture frequencies are used to analyse the relationship between lithology and fracture frequency and between fault presence and fracture frequency.

Fig. 4. Measured frequency (A) and inclination (B) of conductive fractures are plotted along borehole depth. In (C), the fracture frequency of (A) is corrected for sampling bias based on fracture inclination. The green line shows the depth of the fault intersection with the highest confidence. The blue and purple lines represent the fault intersections with a lower confidence level.

Fault interpretations

The quantified inclination and azimuth of bed boundaries enabled identification of zones in which sudden changes in bedding characteristics are present. We used a dip change of minimum 25° or an azimuth change of at least 90°. These changes were determined by analysing diplogs and walkout azimuth plots. A bedding inclination that rapidly increases and decreases again with depth, also referred to as a ‘cusp’ (Bengtson, Reference Bengtson 1981 Fossen, Reference Fossen 2010), is often used for fault identification (Etchecopar & Bonnetain, Reference Etchecopar and Bonnetain 1992 Hurley, Reference Hurley 1994 Schlumberger, 1997 Hesthammer & Fossen, Reference Hesthammer and Fossen 1998 Lai et al., Reference Lai, Wang, Wang, Cao, Li, Pang, Han, Fan, Yang, He and Qin 2018). Such a cusp was originally interpreted as the result of ‘fault drag’, thought to be caused by frictional sliding along a fault. However, Ferrill et al. ( Reference Ferrill, Morris and McGinnis 2012) proposed that a cusp associated with normal faults in mechanically layered rocks results from ‘fault-tip folding’ prior to propagation of the fault. In other words, if a fault tip enters a mechanically weak layer during continuous fault slip, the fault cannot propagate but instead ductile deformation (folding) occurs to accommodate the displacement gradient. In such a case, a monocline forms beyond the fault tip (Gawthorpe et al., Reference Gawthorpe, Sharp, Underhill and Gupta 1997 Janecke et al., Reference Janecke, Vandenburg and Blankenau 1998 Hardy & McClay, Reference Hardy and McClay 1999 White & Crider, Reference White and Crider 2006 Ferrill & Morris, Reference Ferrill and Morris 2008). This process is also referred to as ‘forced folding’ (Withjack et al., Reference Withjack, Olson and Peterson 1990 Schlische, Reference Schlische 1995 Tavani et al., Reference Tavani, Balsamo and Granado 2018). Such a monocline above a fault tip has also been observed in outcrop (Ferrill & Morris, Reference Ferrill and Morris 2008). After this kind of folding, the fault can still propagate through the folded layers. The presence of a cusp on itself does not provide information about the fault type, i.e. a normal fault or reverse fault.

A sudden change in azimuth could be caused by a fault as well, but also by an unconformity or a fold. From the relationship between the sudden change in azimuth and the evolution of the inclination with depth in its vicinity, it is possible to better define which one of the above causes the azimuth change. Using both the inclination and azimuth changes, all possible fault intersections were described.

Data analysis and statistical testing

Non-parametrical Kruskal–Wallis and Wilcoxon tests were performed on the transformed variables for studying the relationships with categorical variables, such as lithology and interpreted fault zones (Davis, Reference Davis 2002). A Principal Component Analysis (PCA) was performed on the lithology-dependent geophysical well logs combined with the fracture variables, in order to visualise the relationships between these variables.

Variable transformations are necessary prior to analyses, to eliminate the restrictions of their original values. A log transformation is performed on all variables of which the values cannot be negative. Zero-values were replaced by a chosen constant (for instance 0.1) by adding this constant to all values before log transformation. The inclination variables contain values restricted by 0° and 90° and therefore require the following transformation:

$T(x) = log left( <<+ c> over + c>> ight)$

in which Икся is the original variable, б is the positive restriction value, c is a chosen constant to eliminate 0-values and Т is the transformed variable.


Получайте уведомления, когда у нас появляются новости, курсы или события, которые вас интересуют.

Вводя свой адрес электронной почты, вы соглашаетесь получать сообщения от Penn State Extension. Ознакомьтесь с нашей политикой конфиденциальности.

Спасибо за ваш вклад!

Spring Development and Protection

Статьи

A Guide to Private Water Systems in Pennsylvania

Guides and Publications

Water Education Tools for Youth

Guides and Publications

Water Conservation for Communities

Guides and Publications

Benefits from Water Conservation

Videos

Geophysical process

The sudden release of energy resulting from the fracturing of rocks relieves much of the stress at the earthquake’s focus however, much of this energy is transferred to nearby rock. This transference either creates stresses where none existed before or increases the stress within or between rocks. When the sudden buildup of stress is great enough to fracture these rocks, thereby relieving the stress between them, a series of smaller tremors are produced.

Small tremors that follow an earthquake are considered aftershocks if they originate within the fault harbouring the earthquake or if they occur outside the fault within one full fault length (the measurement of the fault end to end) from the earthquake’s epicentre. (This measure will vary according to the length of the fault.) Aftershocks decrease in magnitude and frequency over time. Overall, this decay is inversely proportional to the amount of time passing since the principal earthquake. Once the rate at which these tremors occur has declined to pre-earthquake levels, the sequence of aftershocks ends. The typical aftershock sequence may be as short as a few weeks or as long as a few decades. Some aftershock sequences, however, may last centuries, such as the sequence resulting from the New Madrid earthquakes of 1811–12, which continues to the present.

In general, aftershocks are most severe and happen more frequently in the hours and days that follow an earthquake. Larger earthquakes tend to produce larger aftershocks. When attempting to predict the decrease in moment magnitude (the measure of the total amount of energy released during an earthquake) between the principal earthquake and the largest aftershock, seismologists often refer to Båth’s Law, which notes that the average difference in size between the two events is 1.2 orders of magnitude. The actual difference in size, however, ranges from 0.1 to 3 orders of magnitude. Small aftershocks occur with a greater frequency than large ones however, aftershock frequency falls off with the passage of time.


Fracture mechanical behaviour of the steel 15 MnNi 6 3 in argon and in high pressure hydrogen gas with admixtures of oxygen

For the low alloyed fine grained ferritic structural steel 15 MnNi 6 3 in a first step J-integral tests were performed at room temperature in argon, pure high pressure hydrogen gas as well as with admixtures of oxygen (10 vpm, 150 vpm) in the single specimen technique. The Jр-curve received for pure hydrogen environment is essentially lower than the curve for argon. The Jр-curve for hydrogen with 10 vpm oxygen is shifted towards the one for pure hydrogen whereas the admixture of 150 vpm oxygen results in a Jр-curve near the argon curve. The JIc-value for 10 vpm oxygen admixture is approximately twice the one for pure hydrogen, for 150 vpm oxygen admixture about three times that for pure hydrogen. For the specimen fractured in argon a dimpled fracture surface, for the one tested in pure hydrogen a flat quasi-cleavage fracture was observed. With increasing oxygen admixture the portion of ductile fracture grows.


What are the Different Types of Fractures?

1. Stable Fracture

This is the type of fracture that occurs when an injury causes the bone to break clean, with its parts in alignment. This means that the bone maintains its original position.

Treatment for a Stable Fracture: Since this type of fracture doesn’t require realignment, the doctor will simply immobilize the bone with a cast. The patient can take over-the-counter anti-inflammatory medications to alleviate pain.

2. Transverse Fracture

A transverse fracture is one that occurs at a 90-degree angle, straight across the bone. It happens when the impact comes perpendicular to the site of injury.

Treatment for a Transverse Fracture: The medical provider will realign the bones through an open reduction internal fixation(ORIF). Once the bone fragments are aligned, a traditional cast or splint will be used to immobilize the bone.

3. Comminuted Fracture

A comminuted fracture leaves the bone in fragments. It is most common after severe trauma, such as a car accident, and is more likely to occur in the hands or feet.

Treatment for a Comminuted Fracture: Due to the bones being fragmented, this type of fracture requires surgery in order to prevent additional damage to surrounding organs, nerves, ligaments, arteries, and veins.

4. Oblique Fracture

An oblique fracture occurs when the bone breaks at an angle. It tends to occur most often on long bones, such as the femur or tibia. This type of injury causes a visible deformity beneath the skin.

Treatment for an Oblique Fracture: Treatment varies depending on the severity of the injury. If it’s a minor fracture, conservative treatment (such as immobilizing the bone with a cast) will suffice. However, there are instances when the bones need to be realigned and surgery is required.

5. Compound Fracture

This is one of the most severe injuries: A compound or open fracture is when the bone pierces the skin when it breaks. Surgery is usually called for due to its severity and the risk of infection.

Treatment for a Compound Fracture: This type of injury is an emergency. More likely than not, the patient will require surgery to clean the area, remove debris, and stabilize the fracture. The patient will need a tetanus shot and antibiotics.

6. Hairline Fracture

A hairline fracture is also known as a stress fracture and occurs mostly on the legs and feet. It is a result of repetitive movement and occurs when athletes suddenly increase the frequency or intensity of workouts such as running or jogging.

Symptoms include pain when participating in your sport of choice pain that subsides when resting swelling, tenderness, and bruising.

Treatment for a Hairline Fracture: The most important thing you can do to heal a stress fracture is rest. Take time off from exercising. Depending on the severity of the injury, your doctor will recommend a specific resting timeframe. Also, ice the injury site for up to 20 minutes at a time, several times a day, and keep the foot or leg elevated.

7. Avulsion Fracture

An avulsion fracture is a break at the site where bone attaches to a tendon or ligament. When this happens, the tendon or ligament pulls off a part of the bone it’s attached to.

Treatment for an Avulsion Fracture: Surgery is not necessary for most avulsion fractures unless the detached bone fragment ends up at a significant distance from the bone. The medical provider will instruct you to rest and ice the injury and will recommend specific range of motion exercises.

8. Greenstick Fracture

In a Greenstick fracture, a portion of the bone breaks but not completely through. The injured bone may also bend near the broken portion. This type of injury is most common in children.

Treatment for a Greenstick Fracture: If the bone is bent, the doctor will manually straighten it. And the patient can wear a removable splint as opposed to a cast.

9. Spiral Fracture

This happens when a bone is wrenched by the forceful rotation or twisting of a limb. It results in a clean break where the bone completely breaks into two fragments.

Treatment for a Spiral Fracture: The healing process for a spiral fracture is more complicated than other types of fractures because the twisting motion results in jagged edges on the bone. Surgery is required in most cases to realign the bones and set them back in place with screws, pins or rods. Post surgery the patient will wear a cast and undergo physical therapy before returning to their regular activities.

10. Pathological Fracture

Pathological fractures occur when a patient has an illness that has weakened their bones, such as osteoporosis, arthritis, osteomyelitis, osteosarcoma, or metabolic bone disorders.

Treatment for a Pathological Fracture: Treatment will depend on the underlying condition that caused the fracture. If the illness doesn’t affect the bone’s ability to heal, the patient will only need to wear a cast to immobilize the limb. If an illness has compromised the body’s ability to heal, surgery will be necessary.


Смотреть видео: O que é clivagem, partição e fratura? Propriedades Físicas dos Minerais (September 2021).