地層的案例
DrillWorks——地層孔隙壓力和破裂壓力預測和分析工具
美國知信系統公司（Knowledge Systems, Inc.）發展的DrillWorks/PREDICT 計算機軟件系統是目前石油工業界技術含量最高，功能最強的地層孔隙壓力和破裂壓力預測和分析工具。這套系統可用于地層壓力的鉆前預測、隨鉆監測和鉆后檢 測。通過使用這套系統，用戶可以準確地預測地層壓力，減少鉆井成本，從而提高石油公司和服務公司的經濟效益。通常，由于地層壓力預測不準而帶來的問題，使 工業界每年消耗20億美元的額外費用。異常地層壓力帶來的潛在危險包括：井眼報廢、漏失、井噴、井壁失穩、卡井、地層污染、多余套管和泥漿費用增加。以海 洋平臺（每日費用介于5萬美元至25萬美元）為例，處理由于異常地層壓力導致的井控問題，即使耽誤幾天，也會對整口井的費用有相當大的影響。如果地層的孔 隙壓力高于預測值，為了安全鉆井我們可能會下額外的技術套管，其費用可超過百萬美元。比費用更令人擔心的是工程施工人員的安全。因為，對地層壓力預測不 準，可能導致火災和井噴。總而言之，地層壓力預測不準帶來的后果，無論對施工費用和人身安全，都非常嚴重。
有了DrillWorks/PREDICT軟件輔佐，用戶可以在油井、氣井的三個重要階段確定地層壓力：（1）鉆井規劃階段，（2）鉆井過程實時監測， （3）鉆井后的油藏分析。在鉆井規劃階段，準確地預測鉆前地層壓力可以有效地降低鉆井成本，因為地層壓力的大小控制著一口井的主要費用，這些費用表現在套 管鞋深度、井眼尺寸、套管數目、泥漿和水力學的選擇。鉆井過程中地層壓力的實時監測可以避免井涌和卡鉆，延伸套管鞋深度，減少套管數目。鉆井后地層分析可 以對油藏評估提供嶄新的視野。軟件配備的數據庫能行之有效地捕捉地層壓力和鉆井經驗，為未來的鉆井施工提供寶貴信息。
DrillWorks/PREDICT是世界上用得最多的地層壓力預測分析軟件。
展開 盆地結構控制下的地層壓力-流體-儲集性協同演化及控藏作用——以東營凹陷古近系為例
緩坡帶發育構造油藏和地層類油藏,油氣富集受控于優勢運移路徑上的充注動力(浮力)與圈閉儲集物性的協同匹配。
(4) 依據地層壓力、流體與儲集性的協同演化模式及其對油氣差異富集規律的控制作用,認為東營凹陷陡坡帶深層高充滿度巖性氣藏、凝析油氣藏和洼陷帶向陡坡帶過渡部位的中—高充滿度油藏是有利的預探方向,緩坡帶油氣運移路徑上的巖性-構造油藏和地層油藏是有利的評價增儲方向。
符號注釋:
Cp_max—地層壓力系數樣本最大值;Cp_min—地層壓力系數樣本最小值,Cp—地層壓力系數;Cp*—地層壓力系數歸一化結果;pH_max—地層水樣品的最大pH值,pH_min—地層水樣本的最小pH值;pH—地層水pH值;pH*—地層水pH值歸一化結果;?max—儲層孔隙度樣本的最大值;?min—儲層孔隙度樣本的最小值;?—儲層孔隙度;?*—儲層孔隙度歸一化結果。
第一作者:王永詩,男,1964年6月生,2004年獲中國礦業大學(北京)博士學位,現為中國石油化工集團有限公司高級專家、教授級高級工程師,主要從事石油地質研究與油氣勘探管理工作。
通信作者:安天下,男,1986年7月生,2008年獲中國石油大學(華東)學士學位,現為中國石油化工股份有限公司勝利油田分公司勘探開發研究院油氣勘探主任師、副研究員,主要從事石油天然氣地質研究工作。
文章來源：石油學報編輯部
展開 鉆孔管理器創建邊坡剖面(Borehole Manager)---地層插值
當連接鉆孔之間地層時，需要考慮地層的起伏和變化，尤其是處理地層的"尖滅"，巖土工程勘察畫剖面圖時使用的是經驗估計，通常使用1/2或1/4的外推法連接地層，取決于鉆孔之間的距離和地層的變化情況。
本文討論了二維鉆孔管理器創建邊坡剖面的方法，著重強調了地層插值。
2 地層剖面
3D鉆孔管理器共有9種插值方法，2D鉆孔管理器共有3種插值方法。顯然，對于地形復雜或土層性質變化較大的地層來說，不能完全依靠計算機自動生成，在某些情況下推出的模型是錯誤的。為了使用鉆孔管理器，首先需要在Analysis > Project Settings > Soil Profile中進行設置，如下圖所示。
Soil Profile的作用是定義材料邊界，以此作為基礎模板，使用Boundaries > Add External Boundary，在此基礎上使用Boundaries > Add External Boundary產生邊坡模型，也可以在此基礎上手動增加材料邊界Boundaries > Add Material Boundary。
插值方法有三種:
(1) Linear：線性插值的數學假設是Kriging方法，線性插值有明顯的缺點，當地層變化較大而且鉆孔間距較大時，在時間和費用允許的情況下，應當補充鉆孔；
(2) Thin-Plate Spline：樣條插值從數學的意義上比線性插值的推斷更準確，但是地層結構不是嚴格遵循數學理論的。
(3) Inverse Distance：逆向距離插值的假設是相互靠近的事物比相距較遠的事物更相似，根據每個數據點與樣本點的距離來加權。這個概念在機器學習中廣泛使用，在過去我們作的大量自然語言處理研究都是基于這種概念發展起來的。
可以看出，在邊坡穩定性影響范圍內，插值方法影響著安全系數。
展開 ABAQUS隨機地層土層建模地質分層模型
在ABAQUS有限元軟件中構建地層地質分層幾何模型，對巖土工程分析具有重要研究價值。該模型能精確表征不同地質層的幾何形態、材料屬性及空間分布，為地下結構穩定性評估、地震動力響應模擬及地質災害預測提供可靠數值依據。通過高精度有限元分析，可顯著降低現場試驗成本，優化工程設計參數，提升施工安全性和經濟性。
本案例中的地質分層模型通過CAD隨機粗糙度表面插件參數化隨機生成，如有真實地層的勘測數據，也可通過CAD圖像轉地形插件進行真實地層的三維重建。
通過插件建立多個不同的地層模型后，在CAD內將地層設置到相應的標高，并通過差集等操作建立完整的地質分層模型。
在AutoCAD內將各個地層導出為iges格式文件后，分別以部件的形式導入到ABAQUS內。
進行各地質層材料屬性的設置并完成多個地層的裝配。
進行地質土層有限元模型網格的劃分，根據研究的需要完成后續的模擬。
展開 
海金木：工程勘察時如何劃分地層?
>>>> 3、主層劃分細則
3.1 按時代
同一時代的地層根據工程需要可劃分為多個主層，但不同時代的巖土不能劃分為同一主層；
主層劃分應自上而下，層位反應時代和覆蓋關系，如④層不能在③層上（傾覆巖層除外），層位代號越大，地層沉積時代越古老，主層層位代號大的層位不能出現在層位代號小的層位之上。
工程勘察時如何劃分地層?勘查總工實力整理！
>>>> 3、主層劃分細則
3.1 按時代
同一時代的地層根據工程需要可劃分為多個主層，但不同時代的巖土不能劃分為同一主層；
主層劃分應自上而下，層位反應時代和覆蓋關系，如④層不能在③層上（傾覆巖層除外），層位代號越大，地層沉積時代越古老，主層層位代號大的層位不能出現在層位代號小的層位之上。
隧道開挖地層損失產生的土拱效應
所以這里就必須對地層損失的形態進行改變，如下圖所示為常用的地層損失的模擬形態：
假定襯砌已經因為重力下沉，開挖面和襯砌相切。地層損失率的計算為：
[suidaobanjing=6.6*0.5*wlx/40.0][suidaoshendu=10*wlx/40.0][sunshilv=14e-2]
[waibuR=math.sqrt((1+sunshilv)*suidaobanjing^2)][g=waibuR-suidaobanjing]
需要自己定義隧道半徑，隧道深度，地層損失率，然后自動計算后面的外部半徑和g。這里為了擺脫顆粒數的影響，半徑很大，深度比較小，地層損失率也比較大。
完整開挖代碼如下，前面的部分就不放了，用戶可以認真學一下邊坡那個文章（PFC模擬砂土滑坡），注意這里模型尺寸為40*20。
展開 三維極限平衡巖石邊坡穩定性分析流程(PLE) [兩種地層+一個軟弱滑動面]
2.3 輸入幾何形狀
建立地層模型是3D分析最麻煩的一個步驟。最直接的方式輸入DEM數據，理想的情況是從地質模型中導入數據，例如Leapfrog, Deswik, Datamine, Vulcan，Surpac等。本例從外部數據文件輸入地層的坐標(X,Y,Z)，操作方式類似于Golden Surfer建立地形表面的過程。
首先需要定義分析邊坡的區域(region)。Geometry > Region Properties ...-> New Polygon...->輸入XY平面內四個角的坐標。名稱為R1. 然后生成3個表面。
(1) Define Surface 1
Geometry > Surfaces...>Surface 1>Properties...>Constant, 輸入0，這個表面四邊坡的地面。
(2) Define Surface 2
Geometry > Surfaces...>Surface 2>Properties...>Grid >Paste Data Grid... ,粘貼該平面的(X,Y,Z)數據>Paste Points>點擊No去掉存在的網格點。
(3) Define Surface 3
Geometry > Surfaces...>Surface 3>Properties...>Grid >Paste Data Grid... ,粘貼該平面的(X,Y,Z)數據>Paste Points>點擊No去掉存在的網格點。
2.4 材料屬性
設置如下三種材料的屬性, 其中Rock和Hard Rock代表兩種不同性質的地層，Weak Rock代表弱面，邊坡將優先沿著這個面發生滑動。
Materials > Manager ...
展開 ANSYS Workbench隨機地層裂隙三維建模
<div contenteditable="false" width="100%">
在ANSYS Workbench內建立三維地層裂隙模型，通過Fluent等工具進行裂隙流模擬是理解復雜地質結構中的流體行為及進行實際應用的重要手段。這里介紹一種在Workbench內建立地層或巖石的隨機裂隙模型方法。
</div><div contenteditable="false" width="100%">
<figure class="figure-image" data-img="https://img.jishulink.com/202409/attachment/f941340d350545eea1d94df929fadf0d.png" style="text-align: center">
<img src="https://img.jishulink.com/202409/attachment/f941340d350545eea1d94df929fadf0d.png" data-mobile-src="https://img.jishulink.com/202409/attachment/f941340d350545eea1d94df929fadf0d.png?image_process=/format,webp/quality,q_40/resize,w_400" data-pc-src="https://img.jishulink.com/202409/attachment/f941340d350545eea1d94df929fadf0d.png?
展開 淺埋隧道襯砌模型地層結構法模擬受力分析
結 論
本文對淺埋隧道襯砌結構基于地層結構法的有限元數值模擬和實際模型試驗結果進行對比分析，并完成了相關工作和取得如下成果：
(1)對有限元數值模擬計算結果進行提取分析，得到隧道襯砌結構在承受豎向荷載時，拱頂內側承受拉應力，外側承受壓應力。拱腳位置到直墻底位置的外側承受拉應力，內側承受壓應力，拉應力最大處出現在直墻與底板交接處的外側。底板中間內側承受拉應力，外側承受壓應力，且在隧道加載過程中，豎向荷載加至87kPa時，底板中間內側發生破裂。
(2)對于該直墻式淺埋隧道，試驗結果顯示在承受豎向荷載時，其底板中間內側、拱頂內側和左右直墻的外側承受拉應力，而拱頂外側和直墻內側主要承受壓應力。且在豎向荷載加載至約90kPa時隧道的底板中間位置發生破裂，與數值模擬計算的結果較為接近。通過對有限元數值模擬計算結果與模型試驗監測數據結果進行對比發現數值模擬的結果與測試結果較為一致。因此從這方面來看，基于地層結構法的有限元數值模擬計算結果能夠具有一定的可信度，其結果能夠指導工程應用。
注：計算情況設備：GPU:RTX3060
計算時間為35個小時
展開 基于abaqus溫度法多地層隧道開挖
1、自動地應力平衡方法在多地層模型中的實現方法；
2、溫度法以模擬真實工況下的軟化模量；
3、每次開挖前都進行模量軟化
。
COMSOL中設置靜水壓力為初始地層壓力 ￥30
提供COMSOL地下水流動模塊設置靜水壓力為初始地層壓力的算例，具體案例在帖子后面。
多場耦合作用下泥頁巖地層強度分析
在實驗基礎上得到巖石強度參數與含水量的關系,基于滲流力學理論,建立孔隙壓力與巖石黏聚力及內摩擦角的關系
多場耦合作用下泥頁巖地層強度分析.pdf
ABAQUS模擬多孔介質流體流動之地層排水固結
模擬示例之地層排水固結
（1）幾何模型：
圖1
（2）模擬材料：
*Material, name=ROCK
*Density
2500,
*Permeability, specific=10000,DEPENDENCIES=1
XXXXXXXXX
*Depvar
3,
*Elastic
2.3e+09, 0.2
*User Defined Field
*Mohr Coulomb
27.,0.
*Mohr Coulomb Hardening
1.4e+06,0.
（3）分析步：
Step1：地應力自動平衡分析步；
Step2：模型頂部孔隙壓力降為零，開始100s排水。
（4）荷載：
重力、頂部表面作用22MPa垂向壓應力
（5）邊界條件：
圖2
（6）初始條件：
初始孔隙比：0.1；
初始孔隙壓力：10MPa
（7）模擬結果：
圖3 初始地應力自動平衡法結果
圖4 path1
圖5 沿path1壓力梯度
圖6 沿path1 滲流流速變化
來源：ABAQUS大世界公眾號
展開 ADC數字地DGND、模擬地AGND的謎團！
緩沖寄存器和其他數字電路應接地并去耦至PC板的數字接地層。請注意，模擬與數字接地層間的任何噪聲均可降低轉換器數字接口上的噪聲裕量。由于數字噪聲抗擾度在數百或數千毫伏水平，因此一般不太可能有問題。模擬接地層噪聲通常不高，但如果數字接地層上的噪聲（相對于模擬接地層）超過數百毫伏，則應采取措施減小數字接地層阻抗，從而將數字噪聲裕量保持在可接受的水平。任何情況下，兩個接地層之間的電壓不得超過300 mV，否則IC可能受損。
另外最好分離模擬與數字電路的電源，即使兩者電壓相同。模擬電源應當用于為轉換器供電。如果轉換器具有指定的數字電源引腳(VD)，應采用獨立模擬電源供電，或者如圖所示進行濾波。所有轉換器電源引腳應去耦至模擬接地層，所有邏輯電路電源引腳應去耦至數字接地層，如圖6所示。
圖 6 ：接地和去耦點
某些情況下，不可能將VD連接到模擬電源。一些較新的高速IC可能采用+5 V電源為模擬電路供電，而采用+3 V電源為數字接口供電，以便與3 V邏輯接口。這種情況下，IC的+3 V引腳應直接去耦至模擬接地層。另外建議將鐵氧體磁珠與電源走線串聯，以便將引腳連接到+3 V數字邏輯電源。
采樣時鐘發生電路應與模擬電路同樣對待，也接地并深度去耦至模擬接地層。采樣時鐘上的相位噪聲會降低系統SNR，下文將予以討論。
采樣時鐘注意事項
在高性能采樣數據系統中，應使用低相位噪聲振蕩器產生ADC（或DAC）采樣時鐘，采樣時鐘抖動干擾模擬輸入/輸出信號，并提高噪聲和失真的嚴重度。采樣時鐘發生器應與高噪聲數字電路隔離開，同時接地并去耦至模擬接地層，與處理運算放大器和ADC一樣。采樣時鐘抖動對ADC信噪比(SNR)的影響可用以下公式近似計算：
唯一的噪聲源來自均方根采樣時鐘抖動tj。
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