非均匀应力场中井筒卸载过程井壁围岩孔隙弹性动力响应机制

传统井壁稳定理论没有考虑流体和固体的惯性作用,无法解释井筒受力变化下井壁失稳的本质。为了分析井筒卸载过程中井周应力场瞬态演化过程,揭示井壁围岩孔隙弹性动力响应机制,基于Biot饱和多孔介质弹性动力学理论,综合考虑孔隙流体、固体颗粒的压缩性及惯性、黏滞耦合作用,建立多孔弹性地层非均匀地应力场中表征井筒卸载过程井壁围岩动力响应的数学模型,通过对模型进行分解,采用Laplace变换和位移变换法,得到非轴对称井周应力解析解,分析井筒卸载过程井周应力场瞬时波动现象。研究表明:固体和流体的惯性作用导致井筒卸载早期井周孔隙压力与应力场产生波动,该现象传统理论无法揭示;井筒卸载过程中卸载速率越大,孔隙压力与应力的波动峰值越大;卸载后的井底压力越高,径向应力波动峰值越大,环向应力波动峰值越小。建立的模型为动载条件下井壁稳定力学分析提供了理论基础,并对认识钻井过程井下复杂事故具有重要工程意义。     

大位移井井壁稳定三维弹塑性有限元分析

现有井壁围岩应力求解模型大都基于平面应变假设，相对岩石真实应力状态会有一定的误差。在空间坐标变换基础上建立了大位移井井壁稳定分析三维弹塑性有限元模型，将井斜角与方位角的变化转化为井轴坐标系下地应力场应力分量的变化，保证了模型的稳定性。利用所建模型对弹性和弹塑性条件下的大位移井井壁围岩稳定性进行了研究。计算结果表明：岩石在弹塑性条件下能够通过塑性变形吸收更多能量；在相同外载条件下，弹塑性岩石比脆性岩石更稳定。经过现场实例验证，在深部弹塑性地层钻进时，可以采取比常规设计稍低的泥浆密度，即能保持井壁稳定，又可以减少地层伤害。     

利用围压下岩石的凯泽效应测定地应力

随着地层深度的增加，岩石Kaiser效应相对的应力会接近并且超过岩石的单轴抗压强度。此时无法再利用常规岩石Kaiser效应测定地应力，而利用围压作用下岩石的Kaiser效应可测定深部地层地应力。通过对同一深度地层的岩术施加一组递增的围压，研究了围压对岩石Kaiser效应的影响，提出了利用围压下岩石Kaiser效应测定地应力的实验室方法，并且论述了其测定原理。通过系统的实验研究，发现岩石的Kaiser效应相对应的应力与所受的围压呈线性关系，并得到了统计回归直线。将实验结果应用于现场的地应力计算，地应力实验测量结果与现场水力压裂实验结果具有较好的吻合度。从而解决了深部地层中地应室内实验测定问题。     

红曲霉Monascus sanguineus X1处理黄水的培养基优化及酯化液制备

黄水是白酒酿造的主要副产物之一,富含多种有机质,可用于制备酯化液促进白酒增香,提高其利用率。研究了一株高产酯化酶的红曲霉菌株Monascus sanguineus X1,以酯化酶活力为指标,从碳源、碳氮比、接种量和pH值4个方面对X1菌株的培养基进行单因素实验及正交试验优化;采用酯化酶液处理黄水,制备酯化液,研究了黄水、乙醇、己酸等酯化前体物质添加量对酯化液制备的影响。结果表明,该红曲霉优化发酵培养基组分(以100 mL计):大米粉7.0 g,大豆蛋白胨2.0 g,NaNO30.2 g,KH2PO40.15 g,MgSO4·7H2O 0.1 g,培养基初始pH值5.0,接种量10%(体积分数)。在此条件下,添加体积分数为10%的黄水和体积分数为4%的乙醇,酶活力可达745.80 U/mL。向酯化酶液中加入体积分数为0.8%的己酸和体积分数为20%的乙醇继续培养1 d后,酯化液中己酸乙酯的体积分数可达0.121%;而向酯化酶液中补加体积分数为10%的黄水后,己酸乙酯和乳酸乙酯的体积分数分别可达0.055%和0.032%。该结果旨在为将黄水资源用于白酒增香提供理论参考。     

对玻璃燃料消耗的统计分析

燃料成本占玻璃生产成本的比重较大,单一使用重油已不能承受,混合使用二种及以上燃料比较现实。分析燃料之间的关系,合理使用燃料,并制定燃料成本的最优方案,达到降低生产成本的目的。未来可围绕燃料使用建立与企业成本相关的统计台账,为企业成本的精细化管理建立基础。     

碳酸盐岩声发射地应力测量方法实验研究

在碳酸盐岩 Kaiser 效应实验研究的基础上,分析了不同加载应力和岩芯放置时间对碳酸盐岩 Kaiser 效应点的影响规律,得出预加载应力为单轴强度的（ 25% ～ 70% ）、放置时间为 4 个月左右时岩石的 Kaiser 效应记忆性最好;讨论了 Felicity 效应比值的分布特征,获得了应力、时间耦合下碳酸盐岩地应力的计算公式,形成了碳酸盐岩地层地应力确定方法。该法应用于西部某油田地应力测量,解释出的地应力结果精度满足工程应用的要求,解决了时间、应力敏感性带来的碳酸盐岩地应力测量精度低的难题,完善了地应力的测量体系,为碳酸盐岩地层高效开发提供了基础数据。     

环保型钻井液体系

在大量室内研究基础上,研发了环保型钻井液体系,其基础配方为:4%膨润土浆+0.3%IND-30+1.5%NAT-20+3%FXJS+2%NFT-25.该钻井液体系采用环保添加剂配制,抗温能力强,达150℃;抗污染性能佳,抗盐量可达30%,抗土侵量达8%;油层保护效果好,渗透率恢复率在81.5%以上;环保性能理想,废弃钻井液抛洒后,地表层0～20 cm厚度土壤的环境质量指标均保持在中国土壤环境质量标准二级水平以上,同时使沙地土壤的水分含量和肥力水平大大提高.该环保型钻井液体系已先后在塔里木、克拉玛依和江苏油田的15口井中获得成功应用,环保与油层保护效果理想.抛洒过废弃钻井液的井区周围土壤的有机质、速效氮、速效磷和速效钾含量明显提高.与常规钻井液相比,使用环保型钻井液体系单井平均可节约综合成本40.87×10<'4>元,15口井总计可节约综合成本613.05×10<'4>元.     

结合CT技术的火山岩水力裂缝延伸实验

为了准确获知火山岩水力压裂过程中裂缝的平面和空间扩展形态,采用真三轴水力压裂模拟系统,对火山岩天然岩样进行了室内压裂模拟实验,在实验前后采用工业CT技术对岩样进行扫描,并对CT图像进行三维重建和可视化处理.对岩样的CT图像进行分析发现:经过压裂的火山岩内部裂缝在延伸过程中会连通部分天然孔隙,但裂缝并未沿着天然孔隙发育密集的区域延伸；裂缝延伸方向整体上与最大水平地应力方向趋于一致.对岩样的裂缝三维图和可视化图进行分析发现:火山岩压裂中的破裂压力梯度高,导致其难于形成裂缝.对岩样的造缝能力进行分析发现:井眼附近的岩石力学特性是影响岩石造缝能力的重要因素,火山岩往往具有较高的杨氏模量和抗压强度,造缝能力低.因此,火山岩现场压裂改造中的关键问题之一是降低破裂压力梯度.图4表2参20