储层条件下低渗透岩石应力敏感评价

 针对某低渗透油藏实际地质特征,分别采用两种评价方法,模拟储层在开采和注水过程中的应力敏感特性。结果表明,在采用新评价方法时,储层在开采过程中由于有效应力增加引起的渗透率损失率明显小于常规方法评价结果。在对注水开发过程的模拟中,新方法评价得出储层的渗透率可以恢复,而常规方法评价储层的应力敏感性具有不可恢复性。采用常规应力敏感评价实验时,岩芯的变形既有弹性变形,又有塑性变形,储层表现出较强的应力敏感。采用新评价方法岩芯变形以弹性变形为主,低渗透储层不存在严重的渗透率应力敏感,这对认识低渗透储层油藏条件下的应力敏感特性和指导低渗透油藏生产压差的制定具有重要意义。     

特低渗透油藏非达西渗流模型及其应用

根据矿场试验和室内试验的研究成果，开发低渗透和特低渗透油藏时会产生非达西渗流现象，尤其是原油渗流会存在较为明显的启动压力梯度。结合低渗透油藏注水开发的特点，考虑油、水两相渗流均存在启动压力梯度，以及岩石存在应力敏感，建立三维油、水两相非达西渗流数学模型。利用差分方法得到该模型的数值差分格式，在此基础上编制模拟软件。以大庆肇源油田源121—3区块为研究对象，首先将建立的非达西渗流的数值模拟结果与现场实测的生产动态数据进行对比验证。然后，在五点注采井网的基础上，设计一个“正方形注采单元”，在保持采油井和注水井井底流压的前提条件下，改变注采井距，通过模拟计算得到油井见水时地层流体压力、流体压力梯度、地层绝对渗透率和启动压力梯度的空间分布，最后得到有效驱动注采井距，从而为该特低渗透油藏的注采井网部署提供依据。     

松散堆积体隧道压力拱效应试验与数值模拟

以国道318线某堆积体隧道工程为背景,采用相似模型试验和有限元数值仿真相结合的方法研究松散堆积体隧道开挖引起的围岩应力扰动特征与压力拱形成机理,详细分析围岩径、环向应力变化及其压力拱的形成与稳定机制.结果表明:拱部围岩松动范围和松弛幅度均较大且已经延伸至地表,而边墙部位扰动深度较小但松弛幅度较大;拱部120°范围内围岩表现出明显的径向松动和环向成拱效应,边墙部位0~0.55倍开挖跨度范围内的围岩径向和环向应力显著增大形成高度应力集中区,承担着压力拱及其上的围岩荷重.围岩成拱系数具有显著的空间变化规律,其中拱顶成拱系数最大且随掌子面开挖近似呈线性增大,边墙成拱系数次之但受开挖空间效应的影响范围很小,30°~60°范围的成拱系数只在掌子面前后6 m范围内开挖时增长较大但很快便趋于稳定;试验和计算压力拱形状均呈尖拱形,它的形成对于维持洞室的稳定和减小支护结构的受力具有十分重要的意义.     

裂缝性砂岩油藏水驱效果的物理及数值模拟

为了研究裂缝性砂岩油藏中油水渗流规律以及裂缝对油田开发的影响，利用岩石薄板模型，对6种不同裂缝形态下平行裂缝对水驱油过程进行了物理模拟，通过对水驱油效果的分析比较，得出了不同裂缝形态下水驱油渗流规律：根据裂缝性砂岩油藏的储层特点，建立了裂缝性砂岩油藏渗流等效连续介质模型，利用数值模拟的手段，研究了裂缝性砂岩油藏水驱油特征以及裂缝形态对开发的影响；通过物理模拟和数值模拟结果的对比，验证了等效连续介质模型在裂缝性砂岩油藏渗流模拟中的适用性。     

裂缝性低渗透油藏开发方案研究

裂缝性低渗透油藏在我国石油工业中占有十分重要的地位,如何实现这类油藏的经济、高效开发是石油部门的重要课题.根据裂缝性低渗透的渗流特征和裂缝分布特点,建立了裂缝性低渗透油藏渗流等效连续介质模型,编制了相应的裂缝性低渗透油藏数值模拟软件.利用该软件对两井油田让11区块进行了模拟,分析了不同注采方式、不同井距下的各方案的驱油效果和经济评价指标,优选出适合于该模拟区块的开发方案.计算结果表明,矩形井网最适合低渗透油藏,且井距取250 m时各项经济指标最优.可为裂缝性低渗透油藏开发方案的优化提供参考.     

边坡支护应力重塑方法的数值模拟

0引言长期的地质作用使得天然形成的地表和地形,一般都是处于稳定状态和具有相对应的应力状态,并且多有一定的强度储备。只要没有受到其他外部荷载的应力作用,它们必然保持所具有的稳定状态和对应的应力状态。随着外部作用对地表和地貌组成的不断破坏,其所对应的稳定状态及应力状态也将发生改变。以工程中的开挖渠道或基坑为例,原本稳定及其对应的应力状态受到破坏,土坡保持稳定的状态只有靠土体自身的强度发挥来维持,一旦变化着的土体强度不能维持所对应的坡体的稳定状态,或当新的应力状态的改变使得强度发挥超越其极限时,就会出现滑坡,寻找开挖后新的应力状态所对应的平衡稳定。长期以来,虽然建立了土坡稳定分析的种种方法和评价体系     

脆性材料中倾斜裂纹扩展的数值模拟与复合应力效应研究

该研究应用一个材料失效分析模拟软件MFPA^2D，以硼玻璃作为典型的脆性材料，通过对单向拉伸下含不同倾斜角度裂纹玻璃失效情况的数值模拟，重点研究含不同裂纹角的倾斜直通裂纹玻璃试样存单向拉伸下的复合应力效应。研究表明，在这种情况下裂纹尖端存在的三种类型应力：KⅠ，KⅡ及平行应力对裂纹扩展有不同的作用。对于脆性材料的平面应力问题，KⅠ是裂纹扩展的主要因素，KⅡ起辅助作用，平行应力对裂纹扩展有抑制作用。这与传统概念所认为的对于玻璃和陶瓷类脆性材料，断裂完会由Ⅰ型应力强度决定有所不同，对于认识脆性材料的失效机理和断裂预防具有积极意义。     

数值模拟强夯法中应力波波形的影响

强夯法具有施工简便、效果明显和适应性广等优点,成为软弱地基加固的主要方法之一,在沿海地区的基础设施建设中应用广泛。为深入研究强夯法加固地基机理,认清相关规律,利用有限差分软件FLAC3D,以三角形波和正弦波代替夯锤与地基接触时产生的应力波,并对两种波形产生的能量传递进行模拟研究。研究表明：三角形波适宜在表层土质较坚硬的强夯加固,正弦波适宜在表层土质软土的强夯加固。     

考虑空间效应的基坑开挖及数值模拟

介绍了空间效应在天津市区某工程基坑开挖过程中的应用,观测围护结构的变形和坑外建筑物的沉降,并用有限元分析空间效应对基坑开挖的影响,结果表明基坑开挖具有明显的空间效应作用,合理利用这种空间效应,将有效的减少围护结构的变形,同时减少开挖对周围环境的影响。     

田下凝灰岩应力松弛特性及数值模拟研究

岩石应力松弛特性是预测地下工程长期稳定性的重要基础。首先,对峰前、峰值和峰后区域应变水平下田下凝灰岩进行分别加载应力松弛试验,研究松弛过程中应力变化规律,并分析了应力松弛水平随应变水平的变化规律;其次;对田下凝灰岩进行分级加载应力松弛试验,研究分级加载条件下应力的变化规律,试验结果表明,分级加载和分别加载应力松弛具有相同的规律,且峰值处、峰值后的应力松弛特与峰值前的基本相似;最后,利用基于弹簧模型的可变模量本构方程对田下凝灰岩应力松弛试验进行数值模拟,试验结果与计算结果一致性很好,表明该本构方程可以较好的描述田下凝灰岩的应力松弛特性,可以预测工程流变破坏寿命。     

盾构周围土压力的试验研究与数值模拟

建立大型盾构模拟试验平台和直径为φ1．8m的盾构机模型，在软土、砂土及砂砾土层中进行盾构模型的掘进试验，在试验中分别采用刀盘开口率为30％和70％的盾构模型进行模拟掘进。模型盾构掘进过程中，监测系统实时采集推力、土舱压力和刀盘扭矩等盾构推进的各种工作参数，重点对模型盾构周围土压力变化及刀盘开口率对土舱内外土压力的影响进行研究。另外，还研究2种不同刀盘开口率对于盾构的推力和刀盘扭矩的影响，并建立模拟盾构掘进的有限差分模型。该模型考虑刀盘开口率的影响，获得盾构周围土体中土压力的动态变化曲线，并将土压力的实测值和计算值进行比较。     

高压水射流-机械齿联合破岩数值模拟研究

采用非线性动态有限元法,结合实际工况条件,建立了高压水射流–机械齿联合破岩的数值模型。研究了高压水射流破碎岩石过程,并提出了2个临界压力的概念。计算结果表明,联合破岩的破碎效率约为高压水射流和机械齿分别破岩之和的2倍,射流和齿的间距在13mm左右最佳。当射流压力足够高时增大转速有利于提高破岩效果;当钻压增加到一定值后,其对破岩效率影响不大;破岩效率与静水压力成反比。     

低渗透储层应力敏感性及其对石油开发的影响

 为更深入研究低渗透储层的应力敏感性,以变径毛管束模型为基础,从理论上证明低渗透储层的强应力敏感性;并通过保持围压不变、改变流体压力的试验方法研究有效应力、孔隙结构及应力加载方式对储层渗透率的影响;在此基础上,利用数值模拟技术详细研究不同储层条件下的应力敏感性对油田生产的影响。研究结果表明：应力变化对孔隙度的影响较弱,而对渗透率的影响较大,低渗透储层渗透率应力敏感性更强;储层应力敏感性与孔隙结构、有效应力及其加载方式密切相关;渗透率越小、有效应力越大、应力加载速度越快,则储层的应力敏感性越大,且随着有效应力的减小,渗透率存在永久伤害,难以恢复至初始值;生产井的生产压差与应力敏感系数呈指数关系,储层非均质性越强、渗透率越小,应力敏感性越大,对油田生产的影响越大,而油藏韵律性对储层应力敏感影响较小。该研究结果对于合理开发低渗透油藏具有一定的指导作用。     

综放采场覆岩冒落与围岩支承压力动态分布规律的数值模拟

在岩层控制的关键层理论基础上，运用RFPA2000软件，模拟了综放采动覆岩的冒落过程，得到了采动覆岩的破断垮落规律和围岩支承压力的动态分布规律，进而得到了综放采空区的支承压力分布情况。采空区的破碎冒落覆岩可划分为3个区，即自然堆积区、结构支撑区和压实稳定区，这对老塘破碎岩体压实状态描述及渗流特性分析具有重要的参考价值。     

考虑滑脱效应的煤层气渗流数学模型及数值模拟

在千米深度下赋存煤层气的煤层处于高地层压力作用，因此可认为是致密的多孔介质。煤层的渗透率低，对于致密的多孔介质渗流，滑脱效应将十分显著。据此，建立了低渗透率情况下考虑高地层压力作用和滑脱效应的煤层气渗流数学模型，并采用有限元方法对建立的数学模型进行了数值求解；比较低渗透率情况下考虑高地层压力作用的滑脱流和原有的达西流对压力分布的影响。建立的煤层气滑脱数学模型为研究煤层气非线性渗流问题奠定基础，对高地层压力作用下低渗透率储层的煤层气产量估算具有重要的理论价值。     

考虑吸附膨胀应力影响的煤层瓦斯流-固耦合渗流数学模型及数值模拟

已有研究表明,煤吸附瓦斯后要发生相应的膨胀变形,而当这种膨胀变形受到一定的限制时,将会产生膨胀应力。为此,在考虑煤吸附瓦斯产生膨胀应力的前提下,根据煤体受力平衡条件建立考虑吸附膨胀应力的煤体有效应力表达式,并根据流–固耦合渗流理论的基本思想,建立煤层瓦斯流–固耦合数学物理模型。采用有限元和有限差分相结合的方法对模型进行离散化处理,并对其进行模拟求解。和未考虑吸附膨胀应力的流–固耦合模型的模拟结果进行比较分析,研究成果表明,未考虑吸附膨胀应力的流–固耦合模型计算的压力下降较该模型要小,两种模型的模拟结果存在一定的差别,从而表明在煤层瓦斯流–固耦合数学模型中应考虑吸附膨胀应力的影响。     

高速公路收费站顶锥膜结构风压分布数值模拟

高速公路收费站采用的顶锥式膜结构在遭遇大风之后,容易出现破坏。对此种类型的膜结构,进行了详细的结构风压分布数值模拟,得到此类结构在锥顶处的风压远远大于常规设计取用的数值,进而阐述了此类膜结构在风荷载作用下的破坏原因。并在后续的设计中对锥顶的形状进行适当的修改来减小其风压系数,采取适当的构造措施来减少破坏的发生。     

人工多圈管冻结水热耦合数值模拟研究

人工多圈管冻结过程中温度场和水分场的计算,是一个多物理场耦合和非线性数学问题,其影响因素多、相互之间关系复杂。基于相似理论原理和人工多圈管冻结模型试验,提出渗流方程中的导水系数是温度梯度的函数,建立了多圈管正冻土中水热耦合数学模型,并采用有限元方法实现了对多圈管冻结温度场和水分场耦合的数值分析。数值模拟温度场的发展趋势、水分场迁移特征与模型试验吻合良好,表明用提出的水热耦合数学模型计算多圈管冻结温度场和水分场是可行的,对多圈管冻结壁设计有参考意义。     

椭圆形平面鞍形屋盖风压的数值模拟

现行<建筑结构荷载规范>并未给出椭圆形平面鞍形屋盖的风荷载体型系数,针对这个问题,基于数值风洞方法具有成本低,速度快,结果采集更为全面等显著优点,利用 CFD 知识,运用 FLUENT 软件,对椭圆形平面鞍形屋盖的平均风压力系数进行了数值模拟,重点讨论了风向角对数值模拟结果的影响,为合理确定椭圆形平面鞍形屋盖的平均风压...