裂隙岩体渗透性分析研究

该文描述了单裂隙岩体的裂隙面结构性状 ,提出了等效裂隙开度的计算方法和测量方法。建立了单裂隙及成组平行裂隙的渗透系数表达式 ,并在此基础上推导出了三维应力、自重应力及压剪联合作用等三种受力状态下裂隙岩体的渗流与应力的关系     

花岗岩破裂过程中声波与声发射变化特征试验研究

采用声波、声发射一体化监测装置研究了单轴加载及循环荷载作用下花岗岩波速和声发射变化特征。研究结果表明：①加载初期,岩石内部微裂纹受力闭合,纵波、横波波速显著增加,而声发射事件数量极少;加载中期,岩石处于线弹性变形阶段,纵波、横波波速缓慢增加后保持稳定,声发射事件少量产生,约占声发射事件总量的9.44%;加载后期,岩石处于破裂损伤阶段,裂纹开始萌生,拓展,岩石纵波波速呈现略微下降趋势,而横波波速明显降低,声发射活动剧烈,约占声发射事件总量的50.63%。峰值应力之后,花岗岩横波波速开始急剧下降,而纵波波速缓慢降低,声发射活动依然活跃。②由于岩石的内部损伤需要积蓄一定能量才会形成,因此声发射活动呈现“相对平静、间隔突发”的规律,“相对平静期”最明显的时段位于峰值应力之前。③循环加卸载条件下,岩石的波速和声发射变化特征与应力状态表现出良好的一致性。统计分析声发射事件数量随应力的变化规律,论证了岩石的Felicity效应;比较分析加载过程中的Felicity比变化,证明了岩体的累积损伤。     

Experimental investigation of Daqing Oilfield mudstone's creep characteristic under different water contents

In order to analyze mechanism of casing damage,the uniaxial compression experiment and creep experiment of interbedded mudstone samples from Sanan development area of Daqing Oilfield under different water contents were carried out.The changes of the mudstone’s mechanical parameters and creep characteristics with the increment of water saturation were studied.The results indicate that the rock strength and elastic modulus decrease rapidly with the increment of water content,at the same time,the creep strain and creep strain rate of steady state increase with the increment of water content,and also the steady state creep strain rate is enhanced with the increment of deviatoric stress.Through the creep characteristic curves,a non-linear creep constitutive equation of mudstone considering the change of water contents is established,which will be used in future numerical analysis.     

板岩蠕变特性试验研究与模拟分析

在XTR01型微机控制电液伺服试验机上对南水北调西线工程中的板岩进行不同围压与轴压下的三轴蠕变试验。蠕变过程中，随着轴压的不同，板岩产生衰减蠕变与稳态蠕变两种过程，可通过六元件的广义弹黏塑性模型进行较好的描述。该模型包括H体、Bingham体和VP体，由该模型建立本构方程，并用板岩的蠕变试验数据拟合出对应元件的参数。拟合效果与试验数据比较吻合。同时，对板岩蠕变过程中蠕变率的变化情况也进行相关的拟合，显示出板岩蠕变率逐步减小到稳态蠕变的过程，取得较好成果。这些对今后分析板岩的变形具有较好的指导意义。     

具有统计损伤的岩石弹塑性本构模型研究

利用细观力学的Eshelby等效夹杂方法建立了岩石的弹塑性损伤统计本构模型，在该模型中采用了总体应变与各组成相间应变关系与总体应力与各组成相间应力关系不一样的假设，并用最优化方法确定该模型参数。建立的模型能够反映岩石破坏前应力．应变关系和轴向应变．横向应变关系，与试验结果比较表明该模型是合理的。     

层状页岩储层水平井破裂压力模型

地层破裂压力对于钻井、完井和水力压裂都十分重要,但破裂压力预测时往往忽略了抗张强度各向异性的影响。为此,收集并分析了不同加载角度下页岩巴西劈裂抗张强度的各向异性特征,根据巴西劈裂实验数据对比分析了Hobbs-Barron(H-B)、Nova-Zaninetti(N-Z)、SPW和Lee-Pietruszczak(L-P)四种各向异性抗张强度准则,并基于水平井井壁应力解析解建立了考虑各向异性抗张强度后的地层破裂压力计算模型,分析了层理产状、井眼方位、各向异性程度、地应力及孔隙压力的影响。结果表明：层状页岩抗张强度各向异性特征显著,且抗张强度随着加载角的增加而增加;N-Z和L-P准则计算的抗张强度与多种页岩的实验结果吻合程度相对较好。低倾角的层理对破裂压力几乎没有影响,而高角度层理对破裂压力影响显著,各向异性影响下的破裂压力显著下降,破裂压力降幅随各向异性指数增加而降低,且最高降幅接近20%(最大值18.44%),说明各向异性的影响不能忽略。破裂压力随地应力比值σv/σH和孔隙压力的增加而减小,随地应力比值σH/σh的增加而增加,而且,地应力比值和孔隙压力增加后,各向异性的影响进一步加剧。该模型提高了地层破裂压力计算的精度,可为层状页岩地层水平井钻井、完井和水力压裂等工程设计和施工提供理论依据和参考。     

套管修复的多功能膨胀技术

本文介绍了在5(1/2) in生产套管中安装膨胀管补贴的三种不同应用.先期由于腐蚀泄露已经关井的Wyoming与Texas 2口气井的试验中,分别安装了2 530 ft和8 380 ft的修复管.第三次修复应用在新井上,205 ft的修复管修复了由于射孔误操作造成的套管孔洞.3口井全部成功通过压力测试,可以进行酸化压裂生产.在由常规石油管材(OCTG)组成的尾管底部,该产品提供了高强度、大直径膨胀密封系统.系统的独特之处在于心轴涨开与密封系统合为一体,所承受的内压力、抗挤压力和常规OCTG尾管相同.液压坐封工具的动力将胀开心轴推入补贴体中,其动力经由工作管柱,由高压、小排量的泵输送.该产品的最初开发为一次起下作业,目前经简化提高了可靠性,现可以进行两次起下钻作业.首先,安装底部膨胀密封和抛光孔座,然后将带有上部密封的隔离管柱插入下部抛光孔座,上部密封系统胀开密封.该产品的多功能性在于上部膨胀密封系统提供了抛光孔座,从而实现尾管、生产油管或其他的贴片进行回接.本文重点强调了施工设计及作业施工,包括套管检测测井、遇见的问题、系统的改进以及较好的应用结果.     

流固耦合作用下注水井井壁稳定性研究

注水开发油田在生产过程中，渗流场会对油藏地应力场产生影响，在井壁附近产生应力集中。研究了注水过程中流固耦合作用下套管损坏的力学机理，在传统的Biot 方程的基础上，考虑介质渗透性能随应力的变化，建立了注采过程中流体渗流与固体弹塑性变形的非线性耦合数学模型，采用全耦合的有限元法对所建立的模型进行求解。通过对大庆油田南二区某注水井注水开发过程的数值模拟，分析了注水对储层孔隙压力、井壁围岩应力场和变形场的影响，并对比了不同注采情况下储层孔隙压力和井壁应力随时间的变化关系。研究表明，油藏注水开采过程中，油藏流固耦合作用对地层特别是井壁附近围岩的应力和变形影响很大。研究结果为合理建立油藏注水开发的流固耦合计算模型，合理控制注采压差，预防和减少该地区地层变形、套管损坏等提供了依据。     

盐岩地下储库洞室收缩形变分析

盐岩类地下储库在运行过程中盐岩洞室内部压力从高到低、从低到高的循环变化, 因此洞室周围的盐层会受到周围地层的压力和洞室内部压力的多重作用而产生应力变化,由于盐层在高压作用会产生塑性形变,而且,洞室内部的压力始终小于周围地层的压力,因此洞室周围盐层会产生指向洞室内部的位移而导致洞室收缩形变.洞室的收缩形变会导致洞室体积缩小,从而导致储库洞室库容的变化,降低洞室的运行效率.洞室的收缩形变与盐层蠕变规律有密切的联系,通过岩石力学测定,可以分析盐层蠕变特征进而建立盐岩蠕变的本构方程,利用本构方程,通过建立洞室三维模型,可以模拟不同运行状态下的洞室不同部位在不同运行阶段内盐层蠕变的大小,从而预测整个洞室的收缩形变规律.对盐岩洞室储库的运行模拟发现,洞室建成初期有一个短暂的快速收缩形变阶段,后期收缩形变速度较为平稳并有逐步减缓的趋势.因此在盐岩洞室储库运行的初期,必需密切注意洞室蠕变,制定合理的运行参数,确保洞室的安全高效运行.