筒型基础渗流场的有限元模拟与分析

利用有限元数值计算方法模拟筒型基础负压沉贯过程中的渗流场.结果表明在筒型基础裙端部的渗流场比较复杂,特别是裙端部的渗流速度最大;筒型基础内土体表面渗出速度随筒型基础入土深度增加而分布均匀,同时筒型基础内土体表面渗出速度或渗入速度随筒型基础入土深度的增加而减小.此结果与实践和试验符合良好.     

地震荷载作用下筒型基础对砂土抗液化性能的影响分析

为给近海风电筒型基础的抗震设计提供参考,通过数值模拟软件FLAC 3D,分析地震荷载作用下筒型基础对土体抗液化性能的影响。重点研究筒型基础内部及周围土体的孔隙水压力、竖向沉降和总应力的变化规律。结果表明:筒型基础顶面竖向荷载的施加以及筒壁侧向环箍效应有利于提高土体抗液化性能;土体沉降与地震作用时间及地震波波动峰值相关,地震作用后筒内顶部土体沉降量最大。     

黏弹性聚合物溶液在油藏盲端孔隙中的流动特性

采用上随体Maxwell本构方程，描述油藏条件下以第一法向应力差为主要特征的聚合物溶液的流变性，对黏弹性聚合物溶液在油藏盲端孔隙中的流动特性进行数值模拟，从理论上探讨在低雷诺数流动条件下聚合物溶液的黏弹性和盲端几何形状、倾角对孔隙盲端内速度场、应力场及压力场的影响规律。研究结果表明，油藏盲端孔隙中流体的流速随威森博格数的增大而增加，随盲端倾角的增加而减小；油藏盲端应力场随倾角的变化规律与速度场的相似，而在油藏盲端与主流道相交处，应力场随倾角的变化规律则与速度场的不同，其值随倾角的增大而增加；压力波动影响区的范围与流体的弹性变形能力密切相关（其弹性变形主要发生在盲端与孔隙的相交处），其范围随着流体黏弹性的增加不断扩大。流体的黏弹性越大，盲端内的流速和应力就越大，盲端内的压力波动也越显著。图7参6     

Spudcan基础贯入对固定平台基础影响

针对临时工作平台桩靴基础(Spudcan)压入土层对固定海洋平台桩基础的影响,进行了实验研究.研究发现,Spudcan压入对土层的扰动区域为距离桩靴边缘一倍半径的环形区域.固定平台桩基础顶端位移随Spudcan基础压入深度的增加而增加.砂土地基密度越小,桩靴基础压入引起的桩顶位移越大.压入到一定深度后,Spudcan半径和压入速度对桩顶总位移量影响不大,但影响位移发展过程.Spudcan半径和压入速度越大,桩顶在压入初期位移越大.柱顶位移随桩与桩靴之间距离增大而增大.     

洪水冲刷作用下悬空管道力学响应特性研究

长输管道常穿越河流湖泊等水文地域,在洪涝灾害频发地区,管道在洪水作用下可能发生弯曲折断等,从而造成严重事故。为研究在洪水作用下的管道力学行为,基于Morrison方程建立了洪水冲刷作用下的悬空管道数值模型,重点分析了典型影响因素对管道力学行为的影响。研究结果表明:管道悬空长度会明显影响管道的应力和轴向应变;悬空管道中部和端部均存在高应力区,但最大应力在管道端部,当悬空长度大于60 m,端部应力超过屈服极限;管道上下表面最大轴向应变都处于管道端部,且最大应变和最小应变关于管道中心近似呈中心对称;管道上表面受压,下表面受拉;管道应力和轴向应变随洪水速度和管道内压的增大而增大,随管道壁厚增大而减小。     

考虑流体压缩性的应力敏感油藏水平井稳定渗流模型

将水平井的渗流场划分为以水平井两端点为焦点的椭球体内部三维渗流和以椭圆柱状直井为中心的外部平面渗流,分别推导出内部渗流区域和外部渗流区域考虑流体压缩性和油层应力敏感性的渗流模型,再利用保角变换和等值渗流阻力法来整合内外部渗流,最终求得考虑流体压缩性和油层应力敏感性的水平井稳定渗流产能公式。与经典公式对比计算表明,该公式合理、可靠。考虑流体压缩性和油层应力敏感性,即α≠0时,水平井产量与生产压差不再呈线性关系;产量随CK的增大而减小,随Cρ的增大而增大;当储层的应力敏感性较强时,产量随生产压差增大而增加缓慢。     

各种柱筒与轴的过盈配合分析

采用虚拟接触载荷法模拟分析各种柱筒与轴之间的过盈配合接触现象，提出了具体的计算方法与分析程序。在轴对称模型基础上，比较详细地研究了圆柱筒、凹形柱筒和凸形柱筒与实心轴之间的过盈配合应力分布规律，以及配合面精度对接触应力分布的影响。研究结果表明，三种柱筒配合面的边缘均存在较大的应力集中；配合面内的接触压应力随过盈配合量或柱筒厚度的增加而增大；在理想配合状态下，配合面内不发生摩擦滑移，仅在配合面端部配合精度降低时，有可能出现滑移现象。     

水平动载下桶型基础周围土体软化的离心机模拟

为了探讨海洋平台桶形基础在水平动载荷下的响应特性,为实际工程设计提供依据,本文以等效动冰载作用为例,对饱和砂土地基上桶形基础的动力响应进行了离心机实验研究.通过实验发现,沿深度方向,孔隙水压力从土体表层到土体下部逐渐减小,当土体表层已液化,下部土体(桶底面高程位置)的孔隙水压力增加还很小,桶的总承载力降低约17%.;沿水平方向,孔隙水压力发展从桶壁近区到远处逐渐衰减,在离桶壁3%桶直径处,液化指数(孔隙水压力除以初始有效应力)已为1.0,在离桶壁23%桶直径处,液化指数为0.4.随载荷幅值增加,土体软化、液化发展加快;在实验范围内,随压重增加,上部土体影响增加;在桶直径一定条件下,土体响应随桶高的减小而增加.     

基于SPH方法的射孔枪设计及射孔过程研究

基于SPH方法对射孔枪射孔过程进行了模拟,并实现高速射流情况下的射孔过程仿真.计算了射孔弹弹型不变的情况下以40CrNiMo为材料的枪筒,在不同射流速度下盲孔毛刺高度值,不同射流速度和不同盲孔深度下的穿孔直径以及不同材料下毛刺高度值.通过计算发现,盲孔毛刺高度随射孔速度的增加而降低,且高度值变化幅度越来越小;射孔枪的穿...     

基于格子Boltzmann方法的页岩气藏气体滑脱效应分析

页岩气藏纳米尺度孔隙发育,气体渗流规律受滑脱效应影响显著。当气体在纳米孔隙中渗流时,基于连续介质建立的常规渗流模型已不能准确模拟页岩气微观渗流特征。为了达到提高页岩气藏产能预测精度、指导压裂施工设计的目的,必须准确分析页岩气藏气体滑脱效应。利用格子Boltzmann方法,建立页岩气渗流模型,确定反弹—镜面组合边界条件,对页岩气藏气体滑脱效应进行模拟分析。结果表明:孔隙直径和努森数是表征页岩气藏气体滑脱效应强度的决定性参数;孔隙壁面附近气体滑移速度沿孔隙通道呈近似线性缓慢增长,在出口端增幅加剧,该现象验证了气体压缩效应及稀薄效应理论;气体滑移速度会随努森数的增加而增大,气体渗流进入滑移区后滑移速度增幅加剧,基于连续介质方程建立的模型局限性更加凸显;页岩储层表观渗透率会随努森数的增加而显著增大,当努森数大于0.1后,Klinkenberg模型不能精确表征气体滑脱效应。     

锦州9-3油田双沉箱海冰爬升和堆积研究

海洋冰区双结构物的设置,不仅影响该区域的流场,而且影响局地的海冰运动。应用涡极子理论,分析了海上双结构物设置时的流场变异,讨论了海冰对沉箱的破坏作用,研究了双沉箱设置下的海冰爬升和堆积机制。研究发现(1)当海流流向与双沉箱的中心连线相近时,双沉箱对峙区的流速明显减小;(2)双沉箱外侧区域的海冰爬升和堆积与单沉箱时基本相同,其爬升和堆积与海冰的速度和厚度、天文潮高等有关;(3)双沉箱设置时,对海冰爬升和堆积会起到有效的屏蔽作用,对峙区内的双沉箱顶上不再有海冰堆积。     

锦州9-3油田双沉箱海冰爬升和堆积研究

海洋冰区双结构物的设置,不仅影响该区域的流场,而且影响局地的海冰运动。应用涡极子理论,分析了海上双结构物设置时的流场变异,讨论了海冰对沉箱的破坏作用,研究了双沉箱设置下的海冰爬升和堆积机制。研究发现:(1)当海流流向与双沉箱的中心连线相近时,双沉箱对峙区的流速明显减小;(2)双沉箱外侧区域的海冰爬升和堆积与单沉箱时基本相同,其爬升和堆积与海冰的速度和厚度、天文潮高等有关;(3)双沉箱设置时,对海冰爬升和堆积会起到有效的屏蔽作用,对峙区内的双沉箱顶上不再有海冰堆积。     

不规则波作用下有顶板开孔沉箱总水平力的计算

进行了不规则波作用与有顶板开孔沉箱相互作用的物理模型实验,利用因次相关分析的方法系统分析了总水平波浪力及总水平力臂与其主要影响因素之间的关系,基于大量的实验数据,通过最小二乘法拟合出水平波浪力及其力臂与主要影响因素之间的相关式,当顶板相对高度s/H1/3≥2.1时,顶板对开孔沉箱所受的波峰、波谷总水平力不再有影响。将得到的结果与规则波实验结果进行对照,可知不规则波作用的总水平力大于规则波作用的总水平力;建议实际工程中采用本文的不规则波作用的总水平力及力臂拟合关系式作为设计依据。     

一种求解斜向波与带横隔板双层开孔沉箱相互作用的方法

采用理论分析的方法研究了斜向规则波与无限多带横隔板的双层全开孔沉箱相互作用。依照结构的几何形状,整个流域被分成无限多个子域,在每个子域内应用特征展开法对速度势进行展开。对于沉箱内的波浪运动状态,引入相位差的概念,同时,在构造反射波模型时,考虑了结构物的几何形状影响。最后采用了不同的方法对该结果进行了验证,证明了方法的有效性。     

有顶板开孔沉箱水平波浪力及力矩的计算

有顶板开孔沉箱所受的总水平波浪力及总水平力臂等是开孔沉箱设计中重要参数。通过大量的规则波物理模型试验．本文探讨了这两个参数与其主要影响因素之间的关系．并给出工程上实用的简化计算式。将推荐的总水平波浪力及力臂公式计算结果与实测值进行对比．二者符合较好．表明简化计算式能够正确反映试验的规律性．工程设计上可采用本方法分析开孔沉箱所受的总水平波浪力及力矩的变化。     

地层流体影响水泥环胶结质量的机理分析

利用水渗流模拟实验装置进行了压差与固井质量的关系,储层物性（主要是渗透率）、储层渗流速度与固井质量的关系等实验研究。结合现场调查和统计规律得出,高压层固井环空压差大于１ＭＰａ、低压层固井环空压差小于９０ＭＰａ的情况下,用Ａ级水泥原浆能够保证固井质量。在密井网条件下,水渗流流速在钻井固井过程中应控制小于１２０ｍ／ｄ,大于１２０ｍ／ｄ地层流体的水渗流将对固井声幅质量检测造成影响。提出了地层中水渗流主要影响水泥的溶解结晶机理,对局部化学反应影响较小。地层流体渗流损害水泥环胶结质量的机理是溶解迁移机理,水渗流通过改变溶解速率和迁移速率来影响水泥环的胶结质量,其溶解速率由迁移速率所决定。     

复合型低密度水泥浆在调整井固井中的应用

复合型低密度水泥浆具有体系稳定、无析水、初始稠度低、流动性能好、密度可调节范围大等特点。吉林油田红岗地区６口井固井中使用该水泥浆体系，有效地解决了固井水泥浆低返及其水窜影响水泥环封固质量问题，使调整井固井质量明显提高，满足了油田注水开发的需要。     

波浪作用下空心块体稳定性分析初探

通过二维物理模型试验,探讨了暗基床上空心块体在规则波作用下的失稳模式。通过试验观察发现,当空心块体内有一定高度的填料时,波浪正向作用下空心块体首先倾覆失稳。本试验测量了作用在空心块体上的波浪力,并与同尺寸沉箱所受的波浪力进行对比,结果显示在波峰时空心块体所受的总水平波浪力比相同波浪作用下的沉箱所受力小而波谷作用下空心块体所受的总水平波浪力却比相同波浪作用下的沉箱所受波浪力大。鉴于上述实验观察结果,空心块体的主要失稳模式分析方法应作进一步研究。     

注水开发中水渗流对固井质量的影响

注水开发可以保持油层产能,但由于长期注水,地下已形成多压力层系,加之地层中流体渗流的冲刷、侵蚀水泥环,严重地影响了水泥环的胶结质量。根据大庆油田地质特点研制了水渗流模拟装置,并利用该装置进行压差和冰渗流对水泥环胶结质量影响的试验研究。试验结果表明,在现场固井中压差应控制在1—9 MPa;水渗流影响固井质量的临界流速为49.76 mm/h;在高含水、高渗透地层中,提高固井质量的措施是调整钻井液性能以及在固井前充分洗井,消除浮泥饼。     

气井的流固耦合渗流场分析

针对气井生产过程中存在的流固耦合作用,在充分考虑真实天然气的偏差因子、密度以及黏度随压力变化的基础上,建立数学模型,利用COMSOL Multiphysics软件对应力场、渗流场进行耦合计算,得到流固耦合作用下的渗流场分布。从中提取井底上方20 m处切线上的地层压力、孔隙度、渗透率、渗流速度、气体密度、气体黏度等数据,进一步分析耦合渗流场的分布特点。研究得出:气井耦合渗流场中压力分布与常规数值分析得到的"压力漏斗"趋势相似,但压力数值偏小;由于应力场的作用,耦合渗流场中地层的孔隙度和渗透率是变化的,尤其在井底附近的减小程度显著,进而导致耦合渗流速度小于常规渗流场,最终影响气藏的开发动态;受压力变化的影响,天然气的黏度、密度分布也近似为"漏斗"趋势。结果表明,考虑流固耦合作用下的渗流场才是地下渗流的真实反映。