建筑生命周期评价的时间有效性研究

建筑是涉及到众多的产品、阶段的复杂系统，使用阶段时间跨度非常大。采用同一年份数据计算整个建筑生命周期清单的可靠度非常低，而且相同清单分析结果在不同时间尺度上的影响评价结果不同。本项目针对建筑使用阶段时间跨度长的特点开展生命周期评价的时间有效性研究，对于建筑生命周期清单分析阶段，采用不确定性方法量化参数的时间变异性，采用蒙特卡洛抽样方法模拟不确定传递过程，通过单因素敏感性分析与参数自身时效性分析相结合的方法筛选出自身时效性对各类能源系统生命周期清单分析结果影响较大的参数，结合文献调研和统计数据分析方法进一步筛选了需要考虑时间有效性的参数。发现煤和电等能源上游生产数据的时间敏感性极高，并对参数需要更新的时间间隔进行划分，7个关键数据需要每年更新。对筛选出来的生产水平参数采用灰色时间序列预测方法进行了长期预测，并结合国内外文献调研和专家调查方法对参数的预测进行了干预；对能源结构类参数采用场景分析法研究了多种能源结构变化模式。提出了考虑各年不同基础数据的建筑使用阶段动态生命周期清单分析方法，并建立了相应的动态数据库。并以建筑耗电为例，计算了2005-2055年间每年消耗1GJ电的动态生命周期，与排放不考虑时效性的计算方法相比，两种不同电源结构情景下的综合电力分别降低26%和36.5%。对于建筑生命周期环境影响评价阶段，识别了建筑主要环境影响指标的特征化因子在不同时间尺度上的数值，结合时间序列预测方法建立动态建筑生命周期评价模型，提高了建筑生命周期评价方法的有效性和可信度。研究结果不仅能为能源系统生命周期清单数据库的更新频率提供依据，同时也能为其它产品和系统生命周期评价的时间有效性分析提供方法。 2100433B

建筑是涉及到众多的产品、阶段的复杂系统，使用阶段时间跨度非常大。采用同一年份数据计算整个建筑生命周期清单的可靠度非常低，而且相同清单分析结果在不同时间尺度上的影响评价结果不同。本项目拟针对建筑生命周期评价中的时间有效性开展研究，采用不确定性方法量化参数的时间变异性，采用蒙特卡洛抽样方法模拟不确定传递过程，结合敏感性分析筛选影响建筑生命周期评价的主要时间敏感参数，并对参数需要更新的时间间隔进行划分，识别建筑主要环境影响指标的特征化因子在不同时间尺度上的数值，结合时间序列预测方法建立动态建筑生命周期评价模型，以期提高建筑生命周期评价方法的有效性和可信度。预期研究结果不仅能为能源系统生命周期清单数据库的更新频率提供依据，同时也能为其它产品和系统生命周期评价的时间有效性分析提供方法。

1. 从裂缝的张开度来评价裂缝的有效性

对裂缝张开程度的描述,常规测井主要用双侧向曲线的差异和电阻率值,再根据图版或公式来求取张开度。但是该法受到的影响因素太多,如裂缝的产状,裂缝的组合,储层的含流体性质,钻井液的侵入特征等都将影响计算的结果,因而误差较大,用来评价其有效性的效果就很差。如用FMI 和ARI 等成像图,从裂缝在井壁上的形态特征来评价裂缝的张开度就要准确得多。

1)充填缝和张开缝的判别

张开缝以黑色的高电导异常出现；被方解石、石英等矿物充填的裂缝则以高电阻率异常出现,图像特征为亮白色(图1),很容易与有效张开缝区分。如被泥质等低阻物质充填,其图像特征亦为暗色高导异常,与有效裂缝不易区分,但在ARI、DSI 成像图上,低阻充填无效缝却无反映。

2)有效张开缝的判别完全被充填死的裂缝自然是无效裂缝,但张开缝也不全是有效缝,这里有两种无效的裂缝需要鉴别:

(1)非渗透性的细微裂缝。这种裂缝被束缚水充填,不具有渗滤性能。如石灰岩中的薄层构造,眼球状构造,其间就具有很多这种微细裂缝,它们主要被束缚水充填,故电阻率很低,且有一定的孔隙度响应,自然伽马值又不高,因而常被常规测井资料误判为渗透层；但在FMI 图像上则可清楚地看出这两种非均匀岩石构造的形态特征,从而予以排除。

(2)无效和有效人工诱导裂缝的判别。

钻具形成的微细裂缝均为无效缝。出现在致密岩层中的重泥浆压裂缝是无效缝。但出现在渗透层中则可能与天然缝连通,则成为有效裂缝。应力释放裂缝是井被钻开后才形成的裂缝,它们在地层被钻开前是闭合的,岩心中的这种裂缝内无钻井液或钻井液滤液痕迹就是证明,因而它们是无效裂缝。而且由于应力释放裂缝基本上都发生在致密层段,所以也不可能对天然裂缝有任何好的连通作用。

2.从裂缝的径向延伸特征来判断裂缝的有效性

高角度裂缝的径向延伸状况对其有效性的评价至关重要,但仅从FMI 图像上是无法看出径向延伸的,这就得靠径向探测深度较大的双侧向及ARI 测井来予以判别。但正如前面已经指出的,双侧向测井的影响因素较多,所以在应用双侧向测井资料之前必须首先FMI 图像搞清楚裂缝的产状及组合特征,消除其对双侧向测井的影响,然后才可用深、浅双侧向和高分辨率ARI 曲线组合来判断裂缝的径向延伸特征。判别原理如下:

由于浅双侧向测井的径向探测深度为30～50cm,而深双侧向和ARI 的径向探测深度在2～3m。因此对于径向延伸小于0.5m 的无效高角度裂缝,ARI 图像和深、浅双侧向都因主要反映基岩的高电阻率,故而是高电阻率特征,且电阻率差异也不大,其深浅双侧向比值小5,当裂缝径向延伸在0.5～2m 时,浅侧向就基本只受侵入带影响,而深侧向还将受到基岩电阻率较大的影响,故浅侧向电阻率明显降低,而深侧向电阻率仅略有降低,所以出现大幅度的正差异,其比值可达5～11。对于径向延伸大于2～3m 的有效高角度裂缝,以上三种参数都要受到裂缝的影响,故ARI 图像有明显的高电阻率异常,深浅电阻率也将降低,深浅双侧向正差异幅度减小,比值小于5。为了便于应用,现将裂缝径向延伸情况与深、浅双侧向电阻率及其比值范围的关系列于右表。

3.从裂缝的连通性和渗滤性来判断裂缝的有效性

裂缝连通性评价的主要问题是区分天然裂缝和诱导裂缝。前已分析了诱导裂缝的三种主要类型及天然裂缝与诱导裂缝的区分。天然裂缝的有效性明显优于诱导缝,诱导缝通常较浅,位于井眼周围的塑性形变层或进入弹性层内,仅能在FMI 图像上见到,而有效的天然裂缝则可以同时在FMI、ARI 和DSI 图像上识别(图2)。

裂缝的渗透性能综合地反映裂缝的张开度、径向延伸程度和彼此的连通程度,因而是评价裂缝有效性最好的标志。可以用斯通莱波能量衰减状况来判断裂缝渗滤性的好坏。由于斯通莱波是一种管波,它在井筒中的传播类似于一个活塞的运动,造成井壁在径向上的膨胀和收缩,当有效裂缝与井壁连通时,将使井液沿着裂缝流进或流出,造成能量衰减,使其幅度降低；反之,在无效裂缝处,则不会发生能量的衰减。但应注意泥饼的影响,因泥饼要阻止流体在裂缝和井筒之间流动。