特低渗透油藏压裂水平井和直井联合井网形式研究

针对特低渗透油藏特点,以某实际油藏为基础,进行了合理压裂水平井直井联合井网形式研究;运用典型地质模型和数值模拟方法,采用局部网格非均匀加密和等连通系数法对裂缝网格进行了处理;综合对比分析了压裂直井注水-压裂水平井采油、压裂水平井注水-压裂直井采油、水平井注水-压裂水平井采油、直井注水-水平井采油、直井注水-直井采油、压裂直井注水-压裂直井采油等6种井网在不同井距排距的开发效果,优选合理井网形式.研究结果表明,该特低渗透油藏开发合理井距排距为200m×160m,应用压裂直井注水-压裂水平井采油井网可以取得较好的开发效果.     

低渗气藏水平井分段压裂间距优化设计方法

水平井分段压裂已经成为低渗透气藏开发的必需手段,其中分段间距对压裂施工和压后效果具有较大影响。不同于以往采用数值模拟的手段,在总结了直井压后生产效果和经验后,综合考虑水平井分段压裂后的产能和应力干扰两方面的因素,给出水平井分段间距优化的计算方法。在水平井压裂后的产能至少应大于裸眼产能的前提条件下,假设地层内气体线性流进裂缝后,径向流进井筒,推导出计算压裂最大分段间距的计算公式。同时,利用压裂时裂缝周围产生的应力干扰理论,可确定出水平井压裂时的最小分段间距。运用这两种计算方法,最终确定出水平井分段压裂间距的最大和最小范围。通过计算实例进一步表明所提出的方法比较适用于现场压裂的快速设计。     

考虑注采关系的三维地应力场数值模拟研究

在油气田开发过程中,地应力受注水、火烧油层等因素的影响状态发生改变,对油气生产有较大的影响.以地下流固耦合理论为基础,建立了考虑油水井注采关系的地应力场的数学模型,应用有限元方法考虑孔隙压力变化的三维应力场有限元数值模拟;应用组合网格法解决地层尺寸和井口尺寸的巨大差异造成的计算困难;以油田地质和开发实际数据作为计算输入,通过三维地应力场数值模拟系统计算得出油田注采开发时的流体压力、饱和度、固体变形以及应力场在空间的分布和时间上的动态变化情况;其结果为油田开发采取适当措施,达到最优开采目的提供可靠的依据,同时也为后期开发调整、重复压裂、套管损坏预测等提供理论依据.     

管螺纹接头齿根表面裂纹的数值分析

本文采用一种混合的数值方法对管螺纹接头齿根中存在半椭园型表面裂纹的断裂强度作了三维数值分析，采用虚拟接触载荷法模拟啮合螺纹齿间的接触现象，确定载荷沿螺纹齿的分布规律，并求解出裂纹区的变形位移场，最后采用位移法。计算出裂纹体的应力强度因子。     

基于XFEM的钢筋混凝土梁开裂数值模拟

将扩展有限元法应用于钢筋混凝土简支梁开裂过程的数值模拟,采用三维实体单元与三维杆单元分别模拟混凝土与钢筋,在开裂区域预设与实验值相同间距的初始裂缝,并利用非线性弹簧单元来考虑钢筋与混凝土间的黏结滑移作用,得到了加载过程中裂缝的扩展情况、黏结滑移对裂缝扩展的影响、裂缝宽度与外荷载的关系以及纯弯段内裂缝处混凝土和钢筋中应力的分布.分析结果表明:计算得到的裂缝宽度与实验值吻合较好,黏结滑移会使得同样荷载水平下的裂缝更宽,钢筋和混凝土的应力分布与实际情况相符,扩展有限元不用重划网格、不用预设裂纹扩展路径,能有效地进行钢筋混凝土梁的开裂数值模拟.     

油藏中渗流与水平井筒内流动的耦合数学模型

通过引入势的理论研究了油气两相稳定渗流问题.在描述无界地层三维稳态势基础上,结合水平井上射孔孔眼在无界地层中产生的势分布,建立了把油层中的渗流与水平井筒内的流动耦合的数学模型,该模型可以同时描述油藏-水平井筒内油、气两相流和原油单相流时的情况,给出了求解的方法.并且结合实例研究了水平井水平段的流量分布和压力分布.结果表明：水平井水平段的流量分布成明显的＂凹＂型曲线,其压力分布变化较为平缓.该模型为水平井的产能预测及水平井长度的优化等提供了理论依据.     

薄互层油藏中阶梯水平井产能评价模型研究

基于势叠加原理和微元线汇理论,建立了薄互层油藏中阶梯水平井生产段向井耦合流动模型,模型中考虑生产段油藏渗流与井筒变质量管流耦合作用和分支之间的干扰,并形成了考虑生产段耦合流动的阶梯水平井产能评价方法.采用所建立的耦合模型计算的双台阶水平井产能为64.26 m3/d,采用水平井解析公式计算的平均产量为76.27 m3/d.与该井60.19 m3/d的实际日产油量对比,耦合模型的计算误差为6.76%,而采用水平井解析解公式所产生的计算误差则高达26.71%.     

无限介质中矩形裂纹相互作用分析

为评估含矩形面裂纹的无限介质的局部强度和稳定性,分析了在沿裂纹面正向和切向分布载荷作用下矩形裂纹的应力强度因子及两个共面或平行的矩形裂纹相互作用问题. 基于一类不含强奇异性面力边界积分方程, 采用边界单元技术给出了含裂纹介质的三维静力分析数值方法. 采用该数值方法考察了应力强度因子随矩形裂纹长宽比的变化情况,以及共面和平行矩形裂纹间距对应力强度因子值的影响. 结果表明,当裂纹间距减小时,共面裂纹的应力强度因子增大,而平行裂纹的主要应力强度因子则变小,表现出了不同的相互作用效应;当裂纹间距较大时,两裂纹间的相互作用效应基本消失     

连续损伤断裂模型在水平井增产评估中的应用

目的讨论一种塑性损伤模型,提出利用三维有限元解决水力学耦合问题的方法.方法运用有限元软件数值模拟的方法,建立连续损伤断裂全局模型和子模型,对油田区块岩体内部裂纹开展状况进行研究.结果在数值模拟过程中岩体材料参数和注液压力的设定,直接影响区块岩体模型的有效裂缝带的尺寸,进而影响对增产措施的有效性的判定.按照损伤变量数值不小于5%的原则来定义裂纹的有效长度,其合理性需要通过实际注液增产工程来进一步验证.结论通过连续损伤模型预测的裂缝扩展可以评价致密砂地水平井的增产措施;岩体渗透性分布情况、注液压力、有效裂缝长度和裂缝分布是主要影响因素.     

夹杂物问题应力场的数值计算

等效夹杂物方法是细观力学中的一种重要方法，文中编制的数值计算程序能在考虑多个夹杂物相互响应的情况下计算材料应力、应变场，并实现了计算结果的三维显示．计算结果与文献中的计算结果非常吻合．本文编制的数值计算程序不仅可以用于研究复合材料的损伤演化及失效，而且利用特殊构型的椭球空洞来模拟裂纹，可以计算裂纹群的应力、应变场。     

钻井液密度窗口下限的三维数值计算格式

为了得到准确的安全泥浆窗口,结合有限单元法提出了用于计算钻井液密度窗口下限三维数值解的数值计算格式.计算包含了井孔轨迹全长的油田区块整体模型的应力场,利用有限元子模型技术逐点计算井孔轨迹上关键点的泥浆窗口下限值.在数值求解过程中,施加足够泥浆压力保持井孔围岩处于弹性状态,并施加反向载荷形成实际卸载,逐步试算求出泥浆窗口的下限值.利用一个包含直井段和90°转角圆弧段井孔轨迹的简单井孔模型,计算了沿井轴全长各处不同井孔倾角对应的泥浆窗口下限值数值解,并把该数值解和利用经典解析解取得的结果作了比较,证明了算法的有效性.     

基于SBFEM计算劈拉试件裂纹尖端高阶奇异参数

比例边界有限元法是一种具有半解析性质的数值计算方法,径向位移和应力具有解析的性质,不需要特殊处理裂纹尖端,可以根据定义直接计算应力强度因子以及高阶奇异参数.为此基于比例边界有限元法计算了两种不同荷载作用下三种不同尺寸劈拉试件的奇异应力场,提取了T应力、高阶奇异参数以及应力强度因子.通过典型例题验证了SBFEM的有效性及其精度.数值计算结果表明,比例边界有限元法在计算应力强度因子、T应力和高阶奇异参数时是有效的,且具有较高的精度;联合子结构法（超单元）可以计算复杂形状问题的裂纹尖端奇异场.此外,T应力和高阶奇异参数可以作为进一步研究大体积混凝土材料和结构断裂性能的依据.     

大体积高强混凝土施工过程中温度场分析

针对高强混凝土中总胶凝材料用量较多导致水化热剧烈、从而产生裂缝的问题,对大体积高强混凝土施工过程中的温度场进行了分析.通过对模型结构进行温度监测来指导实际工程混凝土配合比设计,并对施工方案的合理性进行了研究,根据水化热试验确定大体积高强混凝土水化热的计算参数.运用有限元软件MIDAS/GEN及ABAQUS进行温度场分析,结果表明,大体积高强混凝土结构比普通大体积混凝土结构升温更快,峰值温度更高,应当加强养护;进行水化热计算时,水化热系数m及最终水化热Q0的常用值需针对大体积高强混凝土作适当调整.     

126 kV真空断路器灭弧室电场数值分析

为了解真空灭弧室电场分布情况,并找出灭弧室设计的关键部位,基于电场数值分析理论,采用有限元法对126kV真空断路器灭弧室内部静电场进行了仿真计算.考虑灭弧室内部主屏蔽罩结构对电场分布的影响,分析了加伞群后电场分布的变化情况,并给出了灭弧室内动静触头表面处的电场强度值.通过对不同触头开距情况下的电场进行计算,获得了在不同情况下的灭弧室电场分布情况,给出了不同开距下的电场强度最大值,为触头结构的优化分析、真空断路器的触头设计及真空灭弧室的优化设计提供了理论依据.     

基于离散单元法的钢筋混凝土框架非线性分析

为了能够更好地描述在模拟强震作用下结构倒塌破坏过程中构件的断裂、碰撞等现象,在杆段多弹簧模型的基础上构建了节点单元来考虑框架梁柱的连接关系,进而建立了钢筋混凝土框架结构的离散元整体分析模型,并对钢筋混凝土平面框架在低周往复加载情况下的受力行为进行了数值模拟.分析结果表明,该模型能够较准确地描述复杂受力状态下钢筋混凝土框架的非线性力学行为,能够满足结构强震作用下倒塌全过程精细化分析的需求.     

钢筋混凝土梁塑性损伤模型的数值模拟

为了对钢筋混凝土适筋梁和钢筋混凝土超筋梁的破坏过程进行数值模拟,利用ABAQUS软件的后处理程序分别绘出两种梁的荷载-位移曲线和弯矩-位移曲线,并针对两种梁的荷载-位移曲线和弯矩-位移曲线分析简支梁的不同破坏形式,求出两种梁的极限弯矩和受剪承载力,与按照现行混凝土结构设计规范计算的理论结果进行比较.试验结果表明,模拟结果与理论结果比较接近,且符合钢筋混凝土简支梁破坏的基本规律,采用的分析模型是正确的,对该结构采用有限元分析的方法是有效的.     

基于Workbench的修井作业车吊卡有限元分析

为了提高高温条件下修井的作业效率及自动化程度,设计了一种新型自动吊卡,并对吊卡关键部位进行了强度分析.在确定修井机吊卡结构和工作原理的基础上,利用Solidworks对吊卡体进行建模,并利用ANSYS Workbench有限元软件对吊卡载荷状况进行模拟加载及分析计算,得到了吊卡的静力学强度、形变状态和疲劳寿命的分析结果,并获得了应力云图及相应数据.仿真结果表明,吊卡的静力强度、疲劳寿命有限元计算结果符合工作要求,稳定可靠,可为吊卡的工程应用提供参考.     

小湾导流中孔闸墩开裂成因及工作性态分析

针对小湾拱坝在施工过程中导流中孔闸墩会产生裂缝问题,建立了一套基于弹粘塑性势理论的数值分析系统,对其开裂的原因及工作性态进行了计算分析.结果表明:开裂原因并非单一因素所致,而是温控措施、锚索张拉及蓄水的累计作用,其中温控措施产生的拉应力为最主要原因;导流中孔若继续参与导流工作,裂缝充水时,其尖端的应力强度因子将超过混凝土的断裂韧度,在水力劈裂作用下裂缝将继续扩展.该研究成果不仅为制定小湾拱坝导流方案提供了依据,对类似工程也具有一定的借鉴和参考价值.     

基于小波有限元法的虚拟裂纹闭合法

为了弥补传统有限元在处理复杂结构断裂参数数值计算中的不足,将小波有限元应用到断裂力学数值计算中,提出了一种新的基于小波有限元的虚拟裂纹闭合法。该方法将哑节点断裂单元镶嵌到含裂纹结构的小波有限元模型中,利用虚拟裂纹闭合法计算能量释放率和应力强度因子。将计算结果与传统有限元和ANSYS模拟结果比较。结果表明:2个小波单元求解结果与传统有限元和ANSYS模拟结果基本吻合,与解析解相对误差不超过3%,表明该方法具有计算量小、方法简便和计算精度高的优点,为工程中复杂结构断裂参数数值计算提供了一种新方法。     

两种立式封装板蓄冷装置实验与模拟

为了综合评价封装板蓄冰设备的蓄冷性能,进行了将有限元分析法应用于两种蓄冰槽实验装置的研究.在实验测量的基础上,分别对蓄冷过程中蓄冰装置的不同通程内蓄冰板的温度场变化进行有限元模拟研究,并对实验与模拟结果进行了对比分析.在蓄冰槽内沿载冷剂流动方向,越靠前的通程蓄冷过程越快,相界面的推进速度也越快,方形蓄冰槽要比圆形蓄冰罐的蓄冰速率快得多.新型立式封装板蓄冰设备蓄冷性能稳定,能够保证在波谷电价时间段内完成蓄冰过程,相对于水平式蓄冰设备其适用范围更广.