[发明专利]一种预测沉积物颗粒分布与配比的方法

摘要

本发明公开了一种预测沉积物颗粒分布与配比的方法。它包括根据研究区采样或岩心资料，分析岩样的密度，并对岩样粒度进行分析，得到沉积组分的包括密度，粒径分布的数据；从沉积砂体的沉积动力学特征出发，开展沉积学调查研究，确定研究区沉积砂体的包括地貌的构造地质特征和沉积动力控制因素；按照颗粒搬运方式的不同，将沉积组分分为二类，根据沉积组分的模拟表征，计算沉积物的体积；重复上述步骤，直至模拟结束实现对研究区的定量表征；从计算机模拟的结果图中提取各组分数据，根据密度数据算出各组分的厚度及其百分含量，作出各组分厚度分布图及含量分布图，最终实现沉积物颗粒分布与配比的预测。具有更加符合实际的地质过程的优点。

主权项

一种预测沉积物颗粒分布与配比的方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1：根据研究区采样或岩心资料，分析岩样的密度，并对岩样粒度进行分析，得到沉积组分的包括密度，粒径分布的数据；步骤2：从沉积砂体的沉积动力学特征出发，开展沉积学调查研究，确定研究区沉积砂体的包括地貌的起伏变化、坡度变化的构造地质特征与构造地质特征相关的包括流量、流速、水平面波动的沉积动力控制因素；首先依据Navier‑Stocks方程的并行有限元算法模拟研究区的流场分布，将流场分布数据与地质资料进行对比分析，调整水动力条件参数，使水动力条件参数符合地质条件；Navier‑Stocks方程在控制方程的基础上对包括粘度、密度、重力加速度的水动力学影响因素进行表征；控制方程包括连续性方程、动量方程，连续性方程：∂ξ∂t+∂[(d+ξ)U]∂x+∂[(d+ξ)V]∂y=Q]]>其中，ζ为自由表面到基准面的距离，m；d为基准面以下的水深，m；U、V为平均速度，m/s；Q为流量，m3/s；动量方程：∂u∂t+u∂u∂x+v∂u∂y+ωd+ζ∂u∂σ-fv=-1ρPu+Fu+1(d+ζ)2∂∂σ(vV∂u∂σ)]]>∂v∂t+u∂v∂x+v∂v∂y+ωd+ζ∂v∂σ-fu=-1ρPv+Fv+1(d+ζ)2∂∂σ(vV∂v∂σ)]]>∂ω∂σ=-∂ζ∂t-∂[(d+ζ)u]∂x-∂[(d+ζ)v]∂y+H(qin-qout)+P-E]]>其中：ζ为自由表面到基准面的距离，m；d为基准面以下的水深，m；U、V为平均速度，m/s；ρ为流体密度，kg/m3；P为压强，Pa；H为总共的水深H＝d+ζ，m；E为系统的蒸发量，mm；VV为垂直涡流粘度，m2/s；fv、fu分别为垂直和水平方向的摩擦系数；步骤3：按照颗粒搬运方式的不同，将沉积组分分为二类，包括粘性泥沙、非粘性泥沙，非粘性泥沙包括粗砂、中砂两种；对于粘性泥沙采用扩散方程进行沉积模拟，设定为一固定值，只对粘性泥沙的沉积和剥蚀条件加以约束；扩散方程公式如下：∂c∂t+∂uc∂x+∂vc∂y+∂(ω-ωs)c∂z-∂∂x(ϵs,x∂c∂x)-∂∂y(ϵs,y∂c∂y)-∂∂z(ϵs,z∂c∂z)=0]]>其中：c：沉积组分的浓度，kg/m3；u,v,ω：水流的速度分量，m/s，；εs,x，εs,y，εs,z：沉积组分的扩散系数，m2/s；ωs：沉积组分的沉降速度，m/s；对于非粘性泥沙采用Van Rijn的沉积物的沉降函数进行包括搬运、剥蚀和沉积的沉积模拟；不同粒径的非粘性泥沙有不同的适用公式：ωs,0=(s-1)gDs218υ65μm<Ds≤100μm;]]>ωs,0=10υDs(+0.01(s-1)gDs3υ2-1)100μm<Ds≤1000μm;]]>ωs,0=1.1(s-l)gDs1000μm<Ds;]]>其中，s为沉积组分的相对密度ρs/ρw，kg/m3；Ds为沉积组分代表粒径，μm；υ为水体的运动粘度，m2/s；步骤4：根据步骤3中沉积组分的模拟表征，在分析沉积物的沉积、剥蚀、路过不留三种沉积条件的判断计算沉积物的沉积量，运用岩石的密度公式ρ＝m/v计算沉积物的体积；根据计算沉积区的大小从而计算沉积物的沉积厚度，将沉积厚度叠加到初始底形上，作为下一时刻的沉积底形；步骤5：重复上述步骤2至步骤4，直至模拟结束实现对研究区的定量表征；步骤6：从计算机模拟的结果图中提取各组分数据，据步骤1的密度数据算出各组分的厚度及百分含量，作出各组分厚度分布图及含量分布图，最终实现沉积物颗粒分布与配比的预测。