一、機(jī)械動(dòng)力學(xué)性質(zhì)
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1. 機(jī)械:機(jī)構(gòu)、機(jī)器的總稱(chēng)。
(機(jī)械原理) 2.動(dòng)力學(xué):研究剛
體運(yùn)動(dòng)及受力關(guān)系的學(xué)科。 動(dòng)力
學(xué)正問(wèn)題—已知力(力矩)求運(yùn)
動(dòng); 動(dòng)力學(xué)反(逆)問(wèn)題—已知
運(yùn)動(dòng)求力(力矩)。
F = ma
機(jī)械動(dòng)力學(xué):是研究機(jī)械在力作
用下的運(yùn)動(dòng)、 機(jī)械在運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生
的力(力矩)的科學(xué)。
例:
ω
M
v
F
機(jī)構(gòu)組成性質(zhì):曲柄、急回。 若
已知力(力矩),當(dāng)機(jī)構(gòu)處于平
衡狀態(tài)時(shí),求力 矩(力) --機(jī)械
靜力學(xué)問(wèn)題。 若已知M、F,求
ω、v時(shí)—機(jī)械動(dòng)力學(xué)。
二、機(jī)械動(dòng)力學(xué)研究?jī)?nèi)容
1. 描述機(jī)械有那些基本參數(shù) 1)
機(jī)構(gòu)參數(shù):幾何參數(shù)(桿長(zhǎng));
物理參數(shù)(質(zhì)量 m,轉(zhuǎn)動(dòng)慣量
J)。 2)運(yùn)動(dòng)參數(shù):轉(zhuǎn)角θ、
ω、α、s、v、a。 3)力矩M、力
F。
2. 內(nèi)容 1)已知機(jī)械的物理、幾
何參數(shù)進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析。 a、已
知力求運(yùn)動(dòng);b、已知力求運(yùn)
動(dòng)。 可表示為:f ( F , M ) g (l , m,
J , v, a, ω , α ) 2)已知運(yùn)動(dòng)、受力
求結(jié)構(gòu) 這是機(jī)械設(shè)計(jì)研究問(wèn)題,
一般實(shí)際做法是先 設(shè)計(jì)后校核,
少數(shù)情況是直接求設(shè)計(jì)參數(shù)。
例:求支點(diǎn)最佳位置。
如果梁靜止為靜力學(xué)問(wèn)題; 如果
梁有慣性運(yùn)動(dòng)為動(dòng)力學(xué)問(wèn)題。
q
3)具體章節(jié)內(nèi)容 單自由度運(yùn)動(dòng)
學(xué)方程的建立 二自由度運(yùn)動(dòng)學(xué)方
程的建立,如差動(dòng)輪系、五桿機(jī)
構(gòu) 多自由度運(yùn)動(dòng)學(xué)方程的建立,
如機(jī)械手臂、機(jī)器人等
理想情況下(無(wú)摩擦變形等) 考
慮摩擦,如鉸鏈、關(guān)節(jié)處摩擦 考
慮彈性變形,如桿變形、并聯(lián)柔
性機(jī)器人 變質(zhì)量問(wèn)題,如推土機(jī)
工作過(guò)程、火箭發(fā)射過(guò)程 有間隙
情況下動(dòng)力學(xué)研究,不詳講述
三、 研究對(duì)象--以機(jī)械為研究對(duì)
象
三大典型機(jī)構(gòu) 連桿機(jī)構(gòu) 凸輪機(jī)
構(gòu) 齒輪機(jī)構(gòu) 組合機(jī)構(gòu)
四、其它
1. 學(xué)習(xí)機(jī)械動(dòng)力學(xué)目的、意義 學(xué)
習(xí)動(dòng)力學(xué)分析問(wèn)題的思想和基本
方法,能夠 解決一般動(dòng)力學(xué)問(wèn)
題。 2.教材(見(jiàn)前言) 3.考核方
式 開(kāi)卷。
第一章 單自由度的機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力
學(xué)分析
§1-1 利用動(dòng)態(tài)靜力法進(jìn)行動(dòng)力學(xué)
分析 一、思路
動(dòng)靜法:根據(jù)達(dá)朗貝爾原理將慣
性力計(jì)入靜力平衡 方程,求出為
平衡靜載荷和動(dòng)載荷而需在原動(dòng)
件上 施加的力(力矩)。平衡方
程包括:慣性力、載荷、 約束反
力和驅(qū)動(dòng)力(力矩)。 ※用靜力
平衡方程解決動(dòng)力學(xué)問(wèn)題 基本方
程為: F = ma M = Jα
M 1 (驅(qū)) 解:利用動(dòng)靜法拆開(kāi)機(jī)
構(gòu) 輪1:有反作用力R,慣性力
矩 J11 輪2:有反作用力R,慣性
力矩 J 2 2 則有方程: M Rr J = 0
1 1 1 1 M 2 Rr2 J 22 = 0
二、典型實(shí)例 例1:已知:z1 ,
z2 , J! , J 2 , M 1 , M 2 求:角加速
度 1
r1 r2
M 2 (阻)
得
M 1 M 2 ( z1 / z2 ) 1 = J1 + J 2
( z1 / z2 ) 2
結(jié)論:1、加慣性力(力矩) 2、
約束反力 3、
詳細(xì)可以去百度文庫(kù)找,,
專(zhuān)業(yè)就是機(jī)械化工程之類(lèi)的,,主要是工程,
廣義的油氣成藏動(dòng)力學(xué)研究,泛指一切有關(guān)油氣生、排、運(yùn)、聚的機(jī)理性研究。文中所說(shuō)的“油氣成藏動(dòng)力學(xué)研究系統(tǒng)”,是指在某一特定地質(zhì)單元內(nèi),在相應(yīng)的烴源體和流體輸導(dǎo)體系發(fā)育的格架下,通過(guò)對(duì)溫度、壓力(勢(shì))、應(yīng)力、含烴流體等各種物理、化學(xué)場(chǎng)的綜合定量研究,在古構(gòu)造發(fā)育背景上,歷史再現(xiàn)油氣生、排、運(yùn)、聚乃至成藏全過(guò)程的多學(xué)科綜合研究體系,這實(shí)際上是含油氣系統(tǒng)意義上的一種定量動(dòng)力學(xué)研究體系。
油氣成藏動(dòng)力學(xué)研究系統(tǒng)由模型研究與模擬研究?jī)刹糠纸M成,在理論上集成了石油地質(zhì)學(xué)的動(dòng)力學(xué)研究成果,整個(gè)研究過(guò)程是在烴源體和流體輸導(dǎo)體系的三維格架上進(jìn)行的。這個(gè)研究系統(tǒng)有強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)工作平臺(tái)支持,模型研究與模擬研究結(jié)果的迭代反饋降低了地質(zhì)解釋中的多解性,是新一代石油地質(zhì)勘探研究工作系統(tǒng)。該系統(tǒng)在珠江口盆地應(yīng)用,顯示了研究系統(tǒng)的具體應(yīng)用效果。
“油氣成藏動(dòng)力學(xué)研究”是“九五”期間,國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)和中國(guó)海油聯(lián)合資助的重點(diǎn)項(xiàng)目《南海北部大陸邊緣盆地的活動(dòng)熱流體和油氣成藏動(dòng)力學(xué)及其地質(zhì)背景》的一項(xiàng)主要研究?jī)?nèi)容。目前,這一項(xiàng)目已在基礎(chǔ)理論上獲得了許多創(chuàng)新成果,并已基本形成了油氣成藏動(dòng)力學(xué)研究的概念體系和可用于油氣勘探實(shí)際的、具有一定技術(shù)優(yōu)勢(shì)的工作方法。
海上油氣勘探成本較高,這就迫使我們不得不對(duì)許多尚具探索性的研究領(lǐng)域給予關(guān)注,如油氣運(yùn)移和聚集問(wèn)題等。
油氣運(yùn)移與聚集研究是石油地質(zhì)學(xué)研究的重要課題,它涉及石油地質(zhì)學(xué)整體研究體系。因此,要形成可操作的油氣運(yùn)聚研究方法,就必須從整個(gè)研究體系出發(fā),以動(dòng)力學(xué)為核心。以下分油氣成藏動(dòng)力學(xué)研究的技術(shù)背景、油氣成藏動(dòng)力學(xué)研究系統(tǒng)的基本框架、油氣成藏動(dòng)力學(xué)模擬系統(tǒng)和應(yīng)用實(shí)例等4部分對(duì)油氣成藏動(dòng)力學(xué)研究系統(tǒng)作一概要介紹。
一、油氣成藏動(dòng)力學(xué)研究的技術(shù)背景
20世紀(jì)60~70年代,石油生成的化學(xué)動(dòng)力學(xué)研究卓有成效,并取得了具有重要意義的研究成果。
20世紀(jì)80~90年代,地下流體動(dòng)力場(chǎng)(尤其是壓力場(chǎng))研究成為石油地質(zhì)學(xué)研究的熱點(diǎn)。層序地層學(xué)和地震巖性預(yù)測(cè)技術(shù)的發(fā)展,給構(gòu)筑盆地?zé)N源體和流體輸導(dǎo)體系格架提供了可能。計(jì)算機(jī)軟、硬件的快速發(fā)展,將實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)量的盆地模擬運(yùn)算提高到油氣運(yùn)移與聚集的模擬階段。含油氣系統(tǒng)理論的興起,將石油地質(zhì)學(xué)研究提高到系統(tǒng)論的高度,并已經(jīng)出現(xiàn)把含油氣系統(tǒng)視為動(dòng)態(tài)石油生成和聚集的物理、化學(xué)系統(tǒng)的概念,以及試圖用化學(xué)動(dòng)力學(xué)控制的生烴子系統(tǒng)和受物理動(dòng)力學(xué)控制的運(yùn)移/捕集子系統(tǒng),來(lái)構(gòu)筑含油氣系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)思路。G.Demaison所闡述的含油氣系統(tǒng)概念,基本上是以動(dòng)力學(xué)為基礎(chǔ)、體現(xiàn)石油地質(zhì)學(xué)發(fā)展趨勢(shì)(即集成動(dòng)力學(xué)研究成果)而形成的完整概念體系,它是把油氣自生成至成藏過(guò)程,作為一個(gè)完整的動(dòng)力學(xué)過(guò)程進(jìn)行研究。
近年來(lái),“含油氣系統(tǒng)”一詞已成為油氣勘探研究中的熱門(mén)術(shù)語(yǔ),甚至可以說(shuō)已經(jīng)形成了一股“含油氣系統(tǒng)”熱。其實(shí),含油氣系統(tǒng)是石油地質(zhì)學(xué)與系統(tǒng)科學(xué)相結(jié)合的產(chǎn)物,由于不同學(xué)者看問(wèn)題的角度和視野不同,因而對(duì)含油氣系統(tǒng)的描述各有側(cè)重(表5-9)。例如L.B.Magoon和W.G.Dow著眼于大區(qū)域范圍內(nèi)預(yù)測(cè)油氣資源存在的可能性,他們所擬定的含油氣系統(tǒng)的規(guī)模,相當(dāng)于含油氣區(qū)或超大型含油氣盆地,相應(yīng)的描述方法是較為粗略的結(jié)構(gòu)圖解法;A.Perrodon則以提供盆地內(nèi)遠(yuǎn)景區(qū)圈定依據(jù)為目的,提出的含油氣系統(tǒng)規(guī)模大致與盆地相當(dāng),選擇的描述方法也是粗線條的模型類(lèi)比法;G.Demaison和B.J.Huizinga擬定的含油氣系統(tǒng)級(jí)別最低,僅與凹陷相當(dāng),所選擇的研究方法是最精細(xì)的成因分析法。如果以區(qū)帶或勘探目標(biāo)為目的,那么G.Demaison和B.J.Huizinga關(guān)于含油氣系統(tǒng)的研究方法是最值得借鑒的。
表5-9 不同學(xué)者對(duì)含油氣系統(tǒng)表述的比較
在油氣勘探的區(qū)帶(Play)和目標(biāo)(Prospect)研究中,通常應(yīng)用的方法是傳統(tǒng)的石油地質(zhì)學(xué)方法,其研究重點(diǎn)是石油地質(zhì)條件,研究?jī)?nèi)容是各項(xiàng)地質(zhì)條件的綜合評(píng)價(jià),目的是得到用圈閉法計(jì)算的圈閉資源量和相應(yīng)的地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)(盡管其中也應(yīng)用了許多動(dòng)力學(xué)方法,如生烴動(dòng)力學(xué)、古溫度場(chǎng)、壓力場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)研究等)。含油氣系統(tǒng)理論的興起及其在油氣勘探中的廣泛應(yīng)用,使得生產(chǎn)研究對(duì)理論指導(dǎo)的渴求愈來(lái)愈迫切。
在含油氣系統(tǒng)理論應(yīng)用中,一般應(yīng)用L.B.Magoon和W.G.Dow的描述方法描述次級(jí)含油氣系統(tǒng)者居多,其原因主要是這種描述方法可操作性強(qiáng),便于接受。雖然G.Demaison和B.J.Huizinga的研究方法更適于勘探區(qū)帶評(píng)價(jià),但由于未形成可操作的研究系統(tǒng),因而應(yīng)用實(shí)例見(jiàn)得不多。
廣義的油氣成藏動(dòng)力學(xué)研究,泛指一切有關(guān)油氣生、排、運(yùn)、聚的機(jī)理性研究。本文所說(shuō)的“油氣成藏動(dòng)力學(xué)研究系統(tǒng)”,是指在某一特定的地質(zhì)單元內(nèi),在相應(yīng)的烴源體和流體輸導(dǎo)體系發(fā)育的格架下,通過(guò)對(duì)溫度、壓力(勢(shì))、應(yīng)力、含烴流體等各種物理、化學(xué)場(chǎng)的綜合定量研究,在古構(gòu)造發(fā)育的背景上歷史再現(xiàn)油氣生、排、運(yùn)、聚乃至成藏全過(guò)程的多學(xué)科綜合研究,目的是由油氣成藏的動(dòng)力學(xué)機(jī)理出發(fā),進(jìn)行區(qū)帶和勘探目標(biāo)的評(píng)價(jià),并形成一套可操作的工作方法。由于要追索油氣生、排、運(yùn)、聚的全過(guò)程,所以油氣成藏動(dòng)力學(xué)研究必須要建立在含烴流體的載體即烴源體與流體輸導(dǎo)體系的格架基礎(chǔ)之上,控制油氣生、排、運(yùn)、聚的物理、化學(xué)動(dòng)力場(chǎng)也必然成為油氣成藏動(dòng)力學(xué)研究的重要內(nèi)容。
要?dú)v史地定量描述油氣生、排、運(yùn)、聚的全過(guò)程,計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)是不可缺少的工作手段。通過(guò)對(duì)油氣勘探區(qū)帶和目標(biāo)評(píng)價(jià)研究中,傳統(tǒng)石油地質(zhì)學(xué)方法、含油氣系統(tǒng)方法以及油氣成藏動(dòng)力學(xué)方法的比較,不難看出,三者從出發(fā)點(diǎn)到具體工作內(nèi)容乃至最終成果的表現(xiàn)都有本質(zhì)的不同(表5-10)。
表5-10 油氣勘探研究中3種不同工作方法的比較
油氣成藏動(dòng)力學(xué)的形成是石油地質(zhì)學(xué)發(fā)展的必然,當(dāng)前已經(jīng)具備了構(gòu)成完整研究體系的基本條件。今后,隨著油氣成藏機(jī)理研究的不斷深化,油氣成藏動(dòng)力學(xué)必將日臻完善,并在油氣勘探中發(fā)揮重要作用。
二、油氣成藏動(dòng)力學(xué)研究系統(tǒng)的基本框架
油氣成藏動(dòng)力學(xué)研究系統(tǒng)包括模型研究和模擬研究?jī)刹糠?。模型研究的任?wù):①根據(jù)所獲得的地質(zhì)資料,建立盆地構(gòu)造-沉積格架,為建立三維數(shù)字盆地提供模型;②在數(shù)字化盆地基礎(chǔ)上,追溯油氣生、排、運(yùn)、聚過(guò)程,為模擬研究提供油氣成藏機(jī)理和油氣運(yùn)移路徑等控制模型。模擬研究是用油氣成藏動(dòng)力學(xué)模擬系統(tǒng)模擬油氣生、排、運(yùn)、聚過(guò)程,在逼近勘探實(shí)際過(guò)程中,修正輸入模型,最終得到定量化的結(jié)果(圖5-10)。
圖5-10 油氣成藏動(dòng)力學(xué)研究總體框圖
(一)油氣成藏動(dòng)力學(xué)模型研究
模型研究是油氣成藏動(dòng)力學(xué)研究的基礎(chǔ),包括盆地模型和油氣運(yùn)聚的控制模型兩個(gè)部分。
1.盆地模型
主要指盆地的沉積-構(gòu)造格架以及相應(yīng)的物理和有機(jī)地球化學(xué)參數(shù),用以建立三維數(shù)字盆地。盆地模型是進(jìn)行人工控制性油氣生、排、運(yùn)、聚模型研究的基礎(chǔ),也是油氣成藏動(dòng)力學(xué)模擬研究的基礎(chǔ),由以下7個(gè)部分組成。
a.沉積體模型:主要指各層沉積相圖,用以建立烴源體、輸導(dǎo)體和蓋層體系模型;
b.構(gòu)造體模型:包括各層構(gòu)造圖和主要圈閉與斷裂體系的發(fā)育研究,用來(lái)建立三維構(gòu)造數(shù)據(jù)體,實(shí)現(xiàn)回剝,以得到各期各層古構(gòu)造圖;
c.烴源體模型:對(duì)沉積體模型中有生烴能力的沉積體賦予有機(jī)地球化學(xué)屬性,如有機(jī)碳含量、干酪根類(lèi)型、熱模擬產(chǎn)烴率(或活化能、頻率因子),以進(jìn)行生排烴量模擬;
d.輸導(dǎo)體模型:對(duì)具有滲透能力的沉積體賦予儲(chǔ)層物理屬性;對(duì)斷裂、裂隙性輸導(dǎo)體進(jìn)行歷史發(fā)育研究,重點(diǎn)確定其歷史發(fā)育過(guò)程中對(duì)流體的輸導(dǎo)能力;
e.溫度場(chǎng)模型:給出現(xiàn)今溫度梯度曲線、Ro-深度關(guān)系曲線,以模擬古、今地溫場(chǎng),逼近現(xiàn)今烴源巖熱演化結(jié)果;
f.壓力場(chǎng)模型:模擬古、今壓力場(chǎng),進(jìn)行各層古、今流體勢(shì)研究;
g.應(yīng)力場(chǎng)模型:為應(yīng)力場(chǎng)模擬提供參數(shù),分析應(yīng)力場(chǎng)發(fā)育與油氣運(yùn)移間的關(guān)系。
2.油氣生、排、運(yùn)、聚的控制模型
是指用人工方法建立的具體盆地、凹陷(或含油氣體系)的油氣生成、運(yùn)移、聚集機(jī)理性模型。盡管我們對(duì)油氣生、排、運(yùn)、聚的微觀世界還有大量未知領(lǐng)域,但是在宏觀上通過(guò)集成現(xiàn)有理論和應(yīng)用模型,足以建立起基本概念框架,以描述具體盆地油氣成藏動(dòng)力學(xué)過(guò)程。它包括以下3個(gè)主要模型。
a.油氣生成的動(dòng)力學(xué)模型:這是油氣生、排、運(yùn)、聚動(dòng)力學(xué)模型中最成熟的部分。自20世紀(jì)70年代康南用化學(xué)動(dòng)力學(xué)公式描述有機(jī)質(zhì)生烴過(guò)程以來(lái),該模型已被廣大石油地質(zhì)研究人員所采用,并得到深化。魏格斯(1985)用熱解法計(jì)算生烴量方法,也是目前我國(guó)普遍應(yīng)用的量化生烴史的主要方法。各烴源層各地質(zhì)歷史階段Ro等值線圖、熱演化史剖面圖、生烴量等值線圖和生烴量史表等“3圖1表”在描述生烴過(guò)程中是必要的。
b.烴類(lèi)初次運(yùn)移的動(dòng)力學(xué)模型:孔隙體積法和殘烴量法是目前生產(chǎn)研究中普遍采用的排烴量計(jì)算方法??紫扼w積法的假設(shè)前提是:連續(xù)油相是初次運(yùn)移的主要相態(tài),當(dāng)生油層的孔隙(或裂隙)體積中的含油飽和度超過(guò)臨界運(yùn)移飽和度時(shí),石油在壓實(shí)作用下則以連續(xù)油相與水一起排出。殘烴量法是用計(jì)算的生烴量減去實(shí)測(cè)殘烴量(氯仿瀝青“A”,或總烴HC,或熱解法求得的S1)而求得排烴量。初次運(yùn)移的方向主要受剩余壓力控制,由于烴源體的剩余壓力總是高于與之相接觸的流體輸導(dǎo)體,因此與烴源體相接觸的流體輸導(dǎo)體是含烴流體初次運(yùn)移的主要指向。這一運(yùn)移機(jī)理在理論上可以用滲流定律描述,但實(shí)際地質(zhì)條件卻往往超出滲流定律的前提條件。因此,在這里應(yīng)用計(jì)算機(jī)人工智能模擬方法是必要的。人工初次運(yùn)移模型的描述是在烴源體和與之相接觸的流體輸導(dǎo)體分布圖上進(jìn)行的,其主要工作內(nèi)容是根據(jù)輸導(dǎo)體與烴源體接觸的比表面積、滲透能力和輸導(dǎo)體相互間的配置關(guān)系,給出不同的排烴量分配方案。
c.烴類(lèi)二次運(yùn)移的動(dòng)力學(xué)模型:烴類(lèi)二次運(yùn)移的主要?jiǎng)恿κ怯?水的密度差所產(chǎn)生的浮力和地層孔隙流體壓力(包括壓實(shí)水流和大氣水流)。在靜水壓力條件下,流體輸導(dǎo)體中的油氣在浮力作用下,總是由下向上指向低勢(shì)方向,并且在總體上受區(qū)域構(gòu)造背景控制。后期地表水所產(chǎn)生的水勢(shì)梯度變化也應(yīng)給予必要關(guān)注。與描述初次運(yùn)移一樣,油氣二次運(yùn)移的描述也必須在流體輸導(dǎo)體系格架上進(jìn)行。流體輸導(dǎo)體系的復(fù)雜構(gòu)成(孔隙體、裂隙體、不整合面等)及其在時(shí)空上的四維演化,也迫使我們不得不借助于計(jì)算機(jī)人工智能模擬來(lái)完成。通常,我們是利用油/巖的有機(jī)地球化學(xué)資料,分析原油與烴源巖間的親緣關(guān)系,回答油氣在什么時(shí)間充注、由哪里來(lái)、到哪里去等問(wèn)題,從而建立起油氣成藏機(jī)理模型,給繪制成藏機(jī)理剖面和含油氣體系平面圖提供依據(jù),并在上述基礎(chǔ)上選擇關(guān)鍵時(shí)刻,在主要輸導(dǎo)體頂面古構(gòu)造圖上,描繪油氣運(yùn)移的主要路徑。
之所以把人工分析的油氣成藏機(jī)理模型稱(chēng)作“油氣生、排、運(yùn)、聚控制模型,一方面是由于對(duì)油氣成藏機(jī)理的認(rèn)識(shí)還非常有限,但通過(guò)對(duì)每個(gè)具體盆地油氣成藏機(jī)理研究,卻都有可能發(fā)現(xiàn)新的成藏機(jī)理模型,從而豐富和完善油氣成藏動(dòng)力學(xué)知識(shí)寶庫(kù),對(duì)油氣成藏動(dòng)力學(xué)的發(fā)展可以起到控制作用;另一方面,對(duì)于油氣成藏動(dòng)力學(xué)研究系統(tǒng)來(lái)說(shuō),成藏機(jī)理模型研究是基礎(chǔ),它對(duì)整個(gè)研究結(jié)果可以起到控制作用。換句話說(shuō),模擬結(jié)果必須與控制模型相符合(如果控制模型的建立有可靠依據(jù)的話)。這里也有兩層含義:一是油氣成藏動(dòng)力學(xué)模擬系統(tǒng)必須符合控制模型的需要;二是模擬結(jié)果必須逼近控制模型。
(二)油氣成藏動(dòng)力學(xué)模擬研究
一般來(lái)說(shuō),用人工方法很難完成油氣成藏動(dòng)力學(xué)研究浩繁的工作量,比如不可能用手工方法完成各期、各層古構(gòu)造的回剝,也不可能用手工方法完成各期、各層生烴強(qiáng)度等值線圖的制作等等。然而,現(xiàn)今的計(jì)算機(jī)模擬方法,可以幫助我們建立起三維數(shù)字化盆地,并且在此基礎(chǔ)上完成浩繁的計(jì)算合成圖。同時(shí),現(xiàn)代三維可視化技術(shù)還能為我們觀察和修正盆地模型工作提供極為便利的手段。因此可以說(shuō),模擬技術(shù)是油氣成藏動(dòng)力學(xué)研究結(jié)果定量化和可視化不可缺少的手段。
從石油地質(zhì)學(xué)研究本身來(lái)說(shuō),幾乎所得到的每項(xiàng)參數(shù),或者建立的每個(gè)模型都具有多解性。但是,油氣成藏動(dòng)力學(xué)模擬系統(tǒng)可以把給出的各項(xiàng)參數(shù)和模型,放在一個(gè)統(tǒng)一的動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)中運(yùn)行,從而檢驗(yàn)各項(xiàng)參數(shù)和模型的可匹配性,進(jìn)而使不合理的部分得以修正。
油氣成藏動(dòng)力學(xué)模擬系統(tǒng)是油氣成藏動(dòng)力學(xué)研究結(jié)果定量化和可視化的手段,也是一種模擬實(shí)驗(yàn)工具。由于參數(shù)或模型多解性的存在,多方案的模擬比較是必需的。只有通過(guò)多方案模擬,不斷修正輸入的參數(shù)和模型,使之逼近實(shí)際勘探結(jié)果,才可將模擬結(jié)果作為外推預(yù)測(cè)的依據(jù)。
三、油氣成藏動(dòng)力學(xué)模擬系統(tǒng)
油氣成藏動(dòng)力學(xué)模擬系統(tǒng)的基礎(chǔ)是油氣成藏動(dòng)力學(xué)理論,它主要以含油氣系統(tǒng)為指導(dǎo),在烴源體與輸導(dǎo)體的格架上,完成三維構(gòu)造地層發(fā)育史模擬,以及溫度場(chǎng)、壓力場(chǎng)、流體場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)發(fā)育史定量模擬,用人工智能和現(xiàn)代數(shù)學(xué)技術(shù),再現(xiàn)地質(zhì)單元體內(nèi)油氣生、排、運(yùn)、聚的歷史演化過(guò)程,進(jìn)而對(duì)油氣成藏過(guò)程進(jìn)行模擬。其目的是為地質(zhì)家提供一種油氣成藏過(guò)程定量化和可視化的計(jì)算機(jī)工作平臺(tái)。
中國(guó)海油與中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)聯(lián)合開(kāi)發(fā)的油氣成藏動(dòng)力學(xué)模擬系統(tǒng),有工作站版(英文版)和微機(jī)版(中文版)兩種版本,其軟件系統(tǒng)平臺(tái)為IDL系統(tǒng)。該系統(tǒng)由1個(gè)工作平臺(tái)(圖5-11)、5個(gè)模擬子系統(tǒng)、13個(gè)模擬模塊及許多子模塊構(gòu)成(圖5-12),其中三維沉積體靜態(tài)模擬子系統(tǒng)擔(dān)負(fù)數(shù)據(jù)預(yù)處理任務(wù),主要是將輸入的二維構(gòu)造和沉積體信息(包括物理、化學(xué)參數(shù))轉(zhuǎn)化為三維數(shù)據(jù)體,而三維構(gòu)造體動(dòng)態(tài)模擬子系統(tǒng),則可將每一時(shí)刻生成的三維空間動(dòng)態(tài)物理、化學(xué)參數(shù),提供給油氣生排模擬子系統(tǒng)和人工智能模擬子系統(tǒng),以實(shí)現(xiàn)油氣生、排、運(yùn)、聚的三維動(dòng)態(tài)模擬。目前這個(gè)系統(tǒng)已通過(guò)驗(yàn)收,并投入應(yīng)用。
圖5-11 油氣成藏動(dòng)力學(xué)模擬系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)框圖
圖5-12 油氣成藏動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)平臺(tái)結(jié)構(gòu)框圖
四、油氣成藏動(dòng)力學(xué)研究實(shí)例
(一)珠一坳陷油氣多源、多期匯聚主通道運(yùn)聚模型
在烴源體和油氣輸導(dǎo)體系模型的基礎(chǔ)上,通過(guò)壓力場(chǎng)、地下水動(dòng)力場(chǎng)的分析,并詳細(xì)進(jìn)行了原油和烴源巖有機(jī)地球化學(xué)研究,明確了兩種不同類(lèi)型烴源巖及其所生成原油的物理性質(zhì)與生物標(biāo)記化合物特征,經(jīng)兩類(lèi)端元油配比實(shí)驗(yàn)得到混合油判別參數(shù),C30-4-甲基甾烷/C29甾烷、三環(huán)萜烷/藿烷和C30αα/(αα+ββ)比值與運(yùn)移距離成良好的線性關(guān)系,為運(yùn)移距離的判斷提供了可靠依據(jù)。從而科學(xué)地描述了珠一坳陷油氣多源、多期匯聚的主通道運(yùn)聚模型。
圖5-13 惠州凹陷-東沙隆起油氣運(yùn)移路徑圖
1—油藏;2—油氣運(yùn)移方向;3—地下水運(yùn)動(dòng)方向
珠江口盆地珠一坳陷的惠州凹陷、陸豐凹陷和相鄰的東沙隆起,在裂陷早期(早—中始新世)凹陷中沉積了一套湖相烴源巖。裂陷晚期(晚始新世—早漸新世)的河流相砂巖和破裂不整合面之上的漸新世中期濱海相砂巖,共同構(gòu)成了油氣的輸導(dǎo)層。早中新世晚期及其以后被廣泛的陸架泥巖覆蓋,形成區(qū)域性蓋層。區(qū)域蓋層之下的三角洲砂巖和碳酸鹽巖是主要儲(chǔ)層。這一簡(jiǎn)單的生油層/輸導(dǎo)層/儲(chǔ)層/蓋層關(guān)系為油氣運(yùn)移研究提供了便利條件(圖5-13)。
惠州凹陷和東沙隆起各井存在3種類(lèi)型原油:I類(lèi)原油以惠州33-1-1井、西江30-2-1井為代表,高含C30-4-甲基甾烷,與文昌組烴源巖近似;Ⅲ類(lèi)原油以惠州9-2-1井為代表,富含雙杜松烷,是典型的恩平組高等植物烴源產(chǎn)物;絕大部分井都同時(shí)含有C30-4-甲基甾烷和雙杜松烷,是文昌組與恩平組原油的混合產(chǎn)物,我們稱(chēng)之為Ⅱ類(lèi)原油。
研究區(qū)WT/C30H、C30/C29甾烷和C19/C23三環(huán)萜烷比值的平面分布說(shuō)明:東沙隆起上主要分布I類(lèi)原油,在惠州坳陷內(nèi)部及其邊緣主要分布Ⅱ類(lèi)原油,證明文昌組生烴量大,油氣運(yùn)移范圍較廣,后期恩平組生成的原油運(yùn)移范圍僅限于凹陷內(nèi)部及其邊緣(圖5-14)。
圖5-14 惠州凹陷-東沙隆起接壤部位兩期油氣運(yùn)移主通道
1—T5層構(gòu)造等值線(m);2—油田;3—鉆井位置及編號(hào);4—早期文昌組I類(lèi)原油運(yùn)移路徑;5—與早期文昌組原油運(yùn)移路徑疊加的晚期恩平組原油運(yùn)移路徑
(二)珠三坳陷多含油氣系統(tǒng)油氣成藏動(dòng)力學(xué)研究
珠三坳陷是珠江口裂谷盆地的一部分,早第三紀(jì)為裂陷期,晚第三紀(jì)為熱沉降期,破裂不整合發(fā)育于早第三紀(jì)末(23.3Ma)。古新世至漸新世早期(神狐組、文昌組、恩平組沉積時(shí))為裂谷湖泊充填期,是主要烴源巖發(fā)育期。漸新世晚期(珠海組沉積時(shí))海水入侵,沉積了海灣相砂泥巖,形成上下兩套儲(chǔ)蓋組合,是坳陷內(nèi)的主要儲(chǔ)集層段。中新世珠江組下部為退積的海灣相沉積,是本區(qū)凸起部位主要儲(chǔ)層。珠江組沉積晚期又一次海侵,成為開(kāi)闊淺海,以泥質(zhì)沉積為主,是本區(qū)區(qū)域性蓋層。中中新世(韓江組沉積時(shí))及其以后(粵海組、萬(wàn)山組)一直為開(kāi)闊海沉積。
珠三坳陷的文昌A、B凹陷是主要生烴凹陷(占總生烴量的97.5%),兩個(gè)凹陷生烴史有顯著差別。文昌A凹陷文昌組生油高峰在恩平期(占總生烴量的40%),晚第三紀(jì)進(jìn)入裂解氣形成階段。恩平組生烴高峰在珠江期,生氣高峰在韓江-粵海期(圖5-15)。文昌B凹陷恩平組基本未進(jìn)入生烴門(mén)限,生烴量很小。文昌-神狐組是主要生油層,由于凹陷較陡,沒(méi)有明顯生烴高峰。自恩平期開(kāi)始生烴,各期生烴量都在3%~5%之間,至第四紀(jì)已小于1%。
圖5-15 珠二坳陷圈閉形成與生烴高峰期配置關(guān)系圖
源巖與油氣有機(jī)地球化學(xué)研究結(jié)果表明,文昌A凹陷油氣主要來(lái)自恩平組含煤地層,文昌B凹陷油氣主要來(lái)自文昌組湖相泥巖,瓊海低凸起為文昌A、B兩個(gè)含油氣系統(tǒng)的疊合部位,同時(shí)接受了兩個(gè)凹陷的油源(圖5-16)。
通過(guò)系統(tǒng)油氣成藏動(dòng)力學(xué)研究,明確了神狐隆起是油氣聚集有利方向。認(rèn)為珠江組石油未風(fēng)險(xiǎn)聚集量為6.3×108t,天然氣未風(fēng)險(xiǎn)聚集量為57×1012m3。珠海組未風(fēng)險(xiǎn)油聚集量為0.85×108t,未風(fēng)險(xiǎn)天然氣聚集量為505×1012m3。文昌凹陷南側(cè)的神狐隆起是油氣運(yùn)聚主要方向,韓江期以后珠江組總運(yùn)移量大于10×108m3(油當(dāng)量),珠海組總運(yùn)移量大于12×108m3 (油當(dāng)量);珠江組未風(fēng)險(xiǎn)石油聚集量5.4×108t,珠海組未風(fēng)險(xiǎn)天然氣聚集量354×1012m3。
最終模擬結(jié)果石油主要聚集量在神狐隆起上的珠江組中,天然氣主要聚集量在文昌A凹陷南側(cè)的珠海組中(圖5-17、圖5-18)。這一模擬結(jié)果與模型研究結(jié)果相符,為珠三坳陷提供了具有巨大勘探潛力的新領(lǐng)域。
靜力學(xué)復(fù)習(xí)(必修一)
重點(diǎn):
1、認(rèn)識(shí)本部分的知識(shí)結(jié)構(gòu)
2、認(rèn)識(shí)靜力學(xué)的基本的處理問(wèn)題的方法
難點(diǎn):
1、會(huì)做受力分析
2、會(huì)判定靜摩擦力的存在及其方向
〔復(fù)習(xí)過(guò)程〕
一、力的基本概念:
1、力:
(1)是物體間的相互作用
(2)三要素
(3)力的圖示與示意圖
(4)力的分類(lèi):
2、
二、力的相關(guān)計(jì)算:
1、平行四邊形定則
2、常用方法:
3、實(shí)驗(yàn):驗(yàn)證平行四邊形定則;
三、受力分析:
1、目的:處理物體受力、運(yùn)動(dòng)的前提。
2、步驟:
(1)選擇適當(dāng)?shù)难芯繉?duì)象
(2)隔離物體
(3)分析彈力、摩擦力
(4)按正確順序畫(huà)力
(5)檢查:添力、漏力
3、利用共點(diǎn)力平衡處理問(wèn)題。
4、練習(xí):
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)保持OB不動(dòng),左移A點(diǎn)
(6)
必修一:動(dòng)力學(xué)復(fù)習(xí)
重點(diǎn):
1、認(rèn)識(shí)牛頓三定律的內(nèi)容
2、知道牛頓三定律各是解決什么問(wèn)題的
難點(diǎn):
1、認(rèn)識(shí)動(dòng)力學(xué)的兩類(lèi)問(wèn)題
2、合理應(yīng)用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式受力分析解決問(wèn)題
〔復(fù)習(xí)過(guò)程〕
一、牛頓三定律內(nèi)容:
1、牛頓第一定律:
一切物體總保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài),直到有外力改變這種狀態(tài)為止。
2、牛頓第二定律:
物體的加速度跟所受的合外力成正比,跟物體的質(zhì)量成反比。
3、牛頓第三定律:
兩個(gè)物體之間的作用力和反作用力總是大小相等,方向相反,作用在一條直線上。
二、三個(gè)定律各自解決的問(wèn)題:
1、牛一:
(1)力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因,而非維持,也可說(shuō)是產(chǎn)生加速度的原因。
(2)給出了慣性的概念:一切物體都有保持原有運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的性質(zhì);質(zhì)量是物體慣性大小的量度,與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān)。
(3)描述的是物體不受外力的狀態(tài),實(shí)際上是一種理想化狀態(tài)。物體不受外力與不同,后者用牛二解決。
2、牛二:
(1)確立了力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系,其紐帶是加速度。
(2)為矢量方程,可以是某一方向上的表達(dá)
(3)解題步驟:①明確研究對(duì)象。
②受力分析。
③列方程,可列亦可列
④求解,并作必要討論說(shuō)明。
3、牛三:
(1)回答了產(chǎn)生力時(shí),是兩個(gè)物體與兩個(gè)力,這兩個(gè)力間有什么關(guān)聯(lián)。
(2)會(huì)區(qū)分作用力與反作用力和一對(duì)平衡力的異同。
三處
三、動(dòng)力學(xué)的兩類(lèi)問(wèn)題:
1、力和運(yùn)動(dòng)的紐帶是加速度,方程式是。
2、兩類(lèi)問(wèn)題:
①已知運(yùn)動(dòng)求受力。
②已知受力求運(yùn)動(dòng)。
注:
(1)做題時(shí),首先要通過(guò)讀題分析出是通過(guò)運(yùn)動(dòng)求a,還是通過(guò)受力分析求a,或是a為已知。
(2)一定要畫(huà)出受力分析,較復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)還要畫(huà)出運(yùn)動(dòng)過(guò)程圖。
(3)有些題目要運(yùn)動(dòng)與受力滲透到一塊才能求解。
【模擬試題】
一、選擇題
1、某人用力推原來(lái)靜止在水平面上的物體,使物體運(yùn)動(dòng)起來(lái)后改用較小的力就可以維持物體做勻速直線運(yùn)動(dòng),由此可知
A. 力是使物體產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)的原因
B. 力是維持物體運(yùn)動(dòng)速度的原因
C. 力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因
D. 力是改變物體慣性的原因
2、一個(gè)劈形物體M,各面都光滑,放在固定的斜面上,上表面水平,在上表面放一個(gè)光滑小球m,劈形物體由靜止開(kāi)始釋放,則小球在碰到斜面前的運(yùn)動(dòng)軌跡是
A. 沿斜面向下的直線
B. 豎直向下的直線
C. 無(wú)規(guī)則的曲線
D. 拋物線
3、一物體質(zhì)量為m,該物體所受合力的大小為F,獲得加速度為a,那么在下圖中,正確表示了它們之間函數(shù)關(guān)系的是
4、下列說(shuō)法正確的是
A. 馬拉車(chē)不動(dòng),是因?yàn)轳R拉車(chē)的力小于車(chē)?yán)R的力
B. 馬拉車(chē)加速前進(jìn),馬拉車(chē)的力與車(chē)?yán)R的力大小仍然相等
C. 馬拉車(chē)勻速前進(jìn)時(shí),才會(huì)有馬拉車(chē)的力與車(chē)?yán)R的力大小相等
D. 不論馬是否能把車(chē)?yán)瓌?dòng),馬拉車(chē)的力與車(chē)?yán)R的力大小總是相等
5、某電梯中用細(xì)繩靜止懸掛一重物,當(dāng)電梯在豎直方向運(yùn)動(dòng)時(shí),突然發(fā)現(xiàn)繩子斷了,由此可以判斷此時(shí)電梯的運(yùn)動(dòng)情況是
A. 電梯一定是加速上升
B. 電梯可能減速上升
C. 電梯可能勻速向上運(yùn)動(dòng)
D. 電梯的加速度方向一定向上
6、質(zhì)量為和的兩個(gè)物體,由靜止從同一高度下落,運(yùn)動(dòng)中所受的空氣阻力分別是,如果發(fā)現(xiàn)質(zhì)量為的物體先落地,那么
A. B. C. D.
7、某消防隊(duì)員從一平臺(tái)上跳下,下落2m后雙腳觸地,接著他用雙腳彎曲的方法緩沖,使自身重心下降了0.5m,在著地過(guò)程中地面對(duì)他雙腳的平均作用力估計(jì)為
A. 自身所受重力的2倍
B. 自身所受重力的5倍
C. 自身所受重力的8倍
D. 自身所受重力的10倍
8、如圖在水平面上,質(zhì)量為10kg的物體A拴在水平被拉伸的彈簧的一端,彈簧的另一端固定在小車(chē)上。當(dāng)它們都處于靜止時(shí),彈簧對(duì)物塊的彈力大小為3N,若小車(chē)以的加速度水平向右勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí)
A. 物塊A相對(duì)于小車(chē)靜止
B. 物塊受到的摩擦力方向不變
C. 物塊受到的摩擦力變小
D. 物塊受到的摩擦力變大
9、豎直向上飛行的子彈,達(dá)到最高點(diǎn)后又返回原處,假設(shè)整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,子彈受到的阻力與速度的大小成正比,則整個(gè)過(guò)程中,加速度的變化是
A. 始終變小 B. 始終變大
C. 先變大后變小 D. 先變小后變大
10、人走路時(shí),人和地球間的作用力和反作用力的對(duì)數(shù)有
A. 一對(duì) B. 二對(duì) C. 三對(duì) D. 四對(duì)
11、慣性制導(dǎo)系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于彈道式導(dǎo)彈工程中,這個(gè)系統(tǒng)的重要元件之一是加速度計(jì),加速度計(jì)的構(gòu)造原理示意圖如圖:沿導(dǎo)彈長(zhǎng)度方向安裝的固定光滑桿上套一質(zhì)量為m的滑塊,滑塊兩側(cè)分別與勁度系數(shù)為k的彈簧相連,兩彈簧的另一端與固定壁相連,滑塊原來(lái)靜止,彈簧處于自然長(zhǎng)度,滑塊上有指針,可通過(guò)標(biāo)尺測(cè)出滑塊的位移,然后通過(guò)控制系統(tǒng)進(jìn)行制導(dǎo)。設(shè)某段時(shí)間內(nèi)導(dǎo)彈沿水平方向運(yùn)動(dòng),指針向左偏離O點(diǎn)的距離為S,則這段時(shí)間內(nèi)導(dǎo)彈的加速度
A. 方向向左,大小為
B. 方向向右,大小為
C. 方向向左,大小為
D. 方向向右,大小為
12、一個(gè)恒力能使質(zhì)量為的物體產(chǎn)生加速度,或能使質(zhì)量為的物體產(chǎn)生加速度,則該恒力能使質(zhì)量為的物體產(chǎn)生的加速度大小為
A. B. C. D.
二、填空題
13、質(zhì)量為m的物體P與車(chē)廂豎直面的動(dòng)摩擦因數(shù)為,要P使物體沿廂壁勻速下滑,車(chē)廂的加速度為_(kāi)____________方向___________
14、一條輕質(zhì)彈簧和一根細(xì)線共同拉住一個(gè)質(zhì)量為m的小球,平衡時(shí)輕細(xì)線是水平的,彈簧與豎直方向的夾角為,突然剪斷輕細(xì)繩,則在剛剪斷瞬間,彈簧拉力大小__________,小球加速度的方向與豎直方向的夾角為_(kāi)___________
15、水平前進(jìn)的車(chē)廂中,單擺B偏離豎直方向,而置于車(chē)廂水平桌面上的A物與桌面沒(méi)有相對(duì)滑動(dòng),已知A的質(zhì)量為3kg,則它受摩擦力的大小是____________,方向是___________
三、計(jì)算題
16、如圖所示,小車(chē)在水平面上以加速度a向左做勻加速直線運(yùn)動(dòng),車(chē)廂內(nèi)用OA、OB兩細(xì)繩系住一個(gè)質(zhì)量為m的物體,OA與豎直方向夾角為,OB是水平的,求二繩的拉力各是多少?
17、如圖,滑塊A沿傾角為的光滑斜面滑下,在A的水平頂面上有一個(gè)質(zhì)量為m的物體B,若B與A之間無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng),則B下滑的加速度大小是多少?B對(duì)A的壓力大小是多少?
18、風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室中可產(chǎn)生水平方向的、大小可調(diào)節(jié)的風(fēng)力,現(xiàn)將一套有小球的細(xì)直桿放入風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室,小球孔略大于細(xì)桿的直徑,整個(gè)裝置如圖
(1)當(dāng)桿在水平方向上固定時(shí),調(diào)節(jié)風(fēng)力的大小,使小球在桿上做勻速運(yùn)動(dòng),這時(shí)小球所受的風(fēng)力大小為小球所受重力的0.5倍,求小球與桿間的動(dòng)摩擦因數(shù)
(2)保持小球所受風(fēng)力不變,使桿與水平方向間的夾角為37°并固定,則小球從靜止出發(fā)在細(xì)桿上滑下距離s所需的時(shí)間是多少?()
19、一滑塊以的初速度沖上傾角為30°的斜面,滑塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù),求:
(1)滑塊上滑的最大距離;
(2)滑塊自動(dòng)返回斜面底部的速度。