砂井地基双面排水固结问题的研究

用传统的固结理论分析方法研究了砂井加固软土地基的单向、径向和三维固结问题。探讨了单一砂井双面排水情况下软土地基的平均固结度计算方法，提出了固结度计算的新的修正方法，对软土地基内路基设计具有一定的指导意义。     

等应变条件下的双层理想井地基固结理论

本文建立了Ｂａｒｒｏｎ等应变条件下的双层理想地基固结理论，并为些编制了微机程序、绘制了固结计算曲线，文中还论述了理论解中特征根的变化规律，并就土层的水平向固结系数、渗透系数、井径比以及底面排水条件对双层理想井地基固结的影响进行了分析。     

砂井地基中的有限元方法及其应用研究

阐述了二维平面应变比奥固结理论及其具体的有限元格式,详细介绍了砂井地基的两类平面应变等效方法及其原理.结合江西城门山铜矿凤爪沟尾矿坝软基处理实践,采用了以修正剑桥本构关系为基础的渗流变形耦合模型对尾矿坝施工过程中的砂井地基固结情况进行了有限元数值模拟和预测,对有限元数值模拟结果进行了详细的分析,总结了砂井地基固结过程中的位移、孔隙水压力随时间的变化规律,并与现场监测结果进行了对比、分析.结果表明:实测期内,位移的模拟值及其发展规律与实测结果比较接近,本文所使用的有限元模拟方法可以用来预测砂井地基的固结过程.该数值分析对相类似的砂井地基软基处理工程实践具有一定的指导意义.     

井阻对砂井地基固结作用的影响

针对不同渗透系数、不同深度及不同半径砂井的地基,分别进行了砂井地基有限元固结计算,将考虑井阻作用的砂井地基固结有限元模拟结果与巴隆理想井固结解进行对比,分析井阻作用对砂井地基固结的影响程度,论证了砂井或排水板地基设计时适当考虑井阻或排水能力的必要性。研究表明:(1)砂井的渗透系数越小,相同时间条件下砂井地基所达到的平均固结度越小;同样,相同固结度条件下所需的固结时间越长,即井阻作用越明显;砂井处理的土层深度越大,井阻作用的影响也更为显著;(2)井阻作用对地基固结度及固结时间的影响不可忽视,在有限元模拟参数条件下,对应相同固结时间,当理想井固结度达到80%时,考虑井阻情况的固结度为13%～67%,相对于理想井固结度的相对误差16%～83%;对应相同固结度,当固结度达到80%时,考虑井阻情况相对于理想井的固结时间相对误差均大于50%。     

考虑非Darcy渗流的砂井地基弹黏塑性固结分析

为进一步研究饱和软黏土的砂井固结机制,采用Hansbo渗流方程描述渗流速度与水力梯度之间的非线性关系,同时引入考虑时间效应的统一硬化(UH)本构模型描述土体的弹黏塑性变形,重新推导理想砂井地基固结方程,给出隐式有限差分法求解的离散格式,并编制相应的Fortran计算程序.通过与已有砂井地基非线性固结解析解的对比,证明了求解方法的有效性.随后,探讨UH模型参数及Hansbo渗流参数对砂井地基弹黏塑性固结的影响规律.结果表明:土体主、次固结耦合机制是引起固结初期超孔隙水压力升高的主要原因,而且土体的黏滞性和渗流的非达西特性延缓了固结中后期砂井地基中孔隙水压力的整体消散.另外,在流变固结后期,增大渗透指数将加快固结进程.     

起始水力梯度对真空预压下砂井地基固结过程的影响

针对粘土中孔隙水渗流存在起始水力梯度的现象,将考虑起始水力梯度的非Darcy渗流方程引入传统的砂井固结理论对其进行修正,并给出了真空预压下砂井地基固结近似解。探讨起始水力梯度对真空预压下砂井地基固结过程的影响,包括渗流前锋面的运动规律、孔隙水压力的分布变化规律和平均固结度的变化规律。结果表明,由于存在起始水力梯度,会延缓真空压力的传播,进而影响孔隙水的渗流和整个土层的固结速度。起始水力梯度越大,滞后现象越明显。此外,起始水力梯度的存在将使平均孔隙水压力逐渐趋于某一稳定值,但无法达到真空压力,所以最终平均固结度将小于100%,且其值随起始水力梯度的增大而减小。     

半透水边界砂井地基的真空预压固结解

针对砂井地基顶部存在垫层和底部存在下卧层的现状,采用半透水边界来反映它们对砂井地基固结的影响。假定地基变形符合等应变条件,考虑水平向渗透系数沿半径发生变化,建立了上下边界为半透水边界时真空预压砂井地基的固结理论,通过分离变量法获得固结度和沉降的级数解析解答,分析了底部透水系数、顶部透水系数、井阻、渗透系数沿半径分布特性对砂井地基固结度和沉降的影响规律。研究表明,当底部半透水时,最终负孔压和有效应力呈现出沿地基深度衰减的变化规律。当其它条件相同时,底部透水系数越大的地基固结度越大,但最终沉降和径向固结时间因子相同时的固结沉降却越小。当底部边界不透水时,最终沉降不会随着顶部透水系数改变而改变。但当底部边界半透水或完全透水时,最终沉降随着顶部透水系数增大而增大。顶部透水系数越大的地基固结度越大,径向固结时间因子相同时的固结沉降也越大。均匀井阻的大小不会影响负压最终竖向分布特性,也不会改变最终沉降,但会明显降低砂井地基固结度,延长固结完成时间。渗透系数径向分布模式会对砂井地基的固结度产生影响。工况一计算的固结度最大,工况二计算的固结度最小,工况三计算的固结度介于工况一和工况二之间。半透水边界对真空预压砂井地基固结过程的影响规律与堆载预压砂井地基相比存在明显不同。     

砂井地基径向非线性固结解析

基于砂井等应变固结模型,考虑初始有效应力沿深度变化,忽略井阻和竖向排水固结的影响,应用平均孔隙比与平均有效应力的对数关系,建立砂井非线性径向排水固结的分层计算模型,并求得常荷载作用下的径向排水固结解析解.在变荷载作用下,把变化阶段的荷载划分为一系列不连续的剧加荷载,导出有效应力的递推公式.结果表明,因自重应力随深度增加,土层径向排水平均固结度随其埋深而增大.如把整个厚度范围内自重应力取为平均值,将使计算的沉降量偏小,径向平均固结度偏大.     

考虑横竖向渗流的砂井地基非线性固结分析

对砂井地基内出现横竖向组合渗流的非线性固结问题进行研究.考虑涂抹区土体水平渗透系数呈线性变化、抛物线变化和水平渗透系数不变3种模式,推导砂井地基固结问题的解析解,分析砂井地基的非线性固结性状.结果表明,考虑横竖向组合渗流比仅考虑径向渗流时固结快,井径比越大,两者差距越小;砂井地基非线性固结按孔压定义的固结度小于按变形定义的固结度;在本文研究的3种模式中,涂抹区水平渗透系数呈抛物线变化时地基固结最快,呈线性变化时次之,不变时固结最慢;压缩指数小于渗透指数时,考虑非线性比不考虑非线性的固结速度快,压缩指数大于渗透指数时,考虑非线性比不考虑非线性的固结速度慢;上部荷载越大,固结越快.     

水平井压裂参数优化设计研究

水平井压裂技术是开发难动用低渗储层的有效手段,为更好指导水平井现场压裂优化设计和施工,建立考虑导流能力变化的水平井压裂三维两相生产动态模型,并用经典方法验证其准确性,并以此为基础编制水平井压裂参数优化设计模拟软件,综合考虑各方面因素,采用单因素分析和多因素分析相结合的方法对影响因素进行敏感性分析,并选取对水平井压裂影响较大的5个因素,采用正交试验结合灰色关联分析方法优选多因素影响条件下裂缝参数,分析表明裂缝半长和条数是影响压裂水平井的最主要因素。根据试验结果对现场一口井进行方案优选,为现场水平井压裂的实施提供重要的指导意义。     

A26水平井完井产能影响因素分析

QHD32－6油田A26水平井的设计水平段长度达1100m，实际水平长度为842．9m，储层岩石胶结疏松，孔隙度大，渗透率高，根据现场观察法，经验法及力学计算法等防砂判据综合判断，油井出砂将成为贯穿开发生产过程的主要问题，防涛则为开发生产及油层保护的重点和核心，A26水平井采用烧丝筛管完井防砂，针对QHD32－6油田A26水平井的具体参数，分析了影响天然产能的几个因素，还分析了影响绕丝筛管完井产能的几个因素，对指导该井的投产设计具有重要的意义。     

底水油藏水平井合理位置的确定方法研究

底水油藏中水平井的合理位置是确保水平井高产稳产、延长无水采油期的关键所在。利用镜像反映及势函数的叠加原理，在获得底水油藏中任意一点的势函数后，得到了底水油藏中水平井底势差和水平井的产量方程，由此研究影响水平井产量、临界产量及见水时间的因素，通过研究获得了底水油藏中水平井的合理位置，为水平井开采底水油藏的优化设计提供了理论基础。     

边水驱油藏水平井合理位置的确定方法研究

顶底不渗透边水油藏中水平井的合理位置是确保水平井高产稳产、延长无水采油期的关键所在。利用镜像反映及势函数的叠加原理，在获得顶底不渗透边水油藏中任意一点的势函数后，得到了顶底不渗透边水油藏中水平井底势差和水平井的产量方程，由此研究影响水平井产量及见水时间的因素，通过研究获得了顶底不渗透边水油藏中水平井的合理位置，为水平井开采具有顶底不渗透边界的边水油藏的优化设计提供了理论基础。     

量子阱红外探测器光敏元参数测试

针对量子阱红外探测器(QWIP)光敏元灵敏度低,参数测试条件苛刻的局限,在充分研究其工作原理的前提下,构建了其工作环境,设计了多个参数的测试方案.在液氮制冷条件下测试了8～9 m GaAs/AlGaAs量子阱红外探测器的电阻温度特性、电流温度特性,利用电流前放和锁相放大依次对QWIP的输出电流信号进行选频放大,测试其光电流,得到了QWIP光敏元电阻与温度的对应关系,验证了器件的负电阻温度特性,进而可以快速判断探测器光敏元的有效性.测试采用LabVIEW8.0进行数据处理、分析及显示.通过对实验数据的分析,QWIP的阻抗随温度的降低呈指数上升,暗电流随着工作温度的降低而减小,光电流随着温度的降低而增大,表明探测器的性能随工作温度的降低而逐步增强.     

神经网络在计算测井参数中的应用

论述了人工神经网络的基本原理。采用误差反向传播神经网络（ＢＰ网络）对油田测井解释参数束缚水饱和度进行了计算和分析，使误差精度提高了１０％。     

基于正交实验的水源井水腐蚀影响因素及腐蚀预测

针对SZ36-1油田水源井水对油管腐蚀穿孔的影响日益严重的问题,在现场工况下研究了管材的腐蚀规律并对腐蚀进行了预测。设计5因素4水平的正交实验,分析了温度、压力、流速、CO₂质量浓度和矿化度等5个因素对腐蚀速率的影响,确定了SZ36-1油田水源井腐蚀环境下的主控因素是温度和CO₂质量浓度。通过多元线性回归分析方法和BP神经网络方法,建立腐蚀预测模型并进行了对比分析。对比分析结果表明,基于多元线性回归方法的腐蚀预测模型预测精度更高,更适合目前油田水源井水的腐蚀预测。     

转速突变对竖直井钻柱系统动力学特性的影响

钻井过程是一个非常复杂的瞬态响应过程。钻头突遇硬质岩石等突发状况使钻柱转速瞬时降低、随后经历一个加速过程恢复到正常转速。为了研究钻柱在这种情况下的动力学特性,应用有限元软件ANSYS分析了竖直井钻柱系统的恒转速和突遇硬质岩石后的加速过程,得到了两种工况的钻柱振动响应规律。结果表明,突遇硬质岩石后,由于钻头与岩石的撞击作用造成钻柱转速突变,钻柱与井壁发生碰撞,碰撞程度跟转速恢复时间有很大关系,转速恢复时间短,碰撞程度低,钻柱受力小;转速恢复的时间长,钻柱振动明显加剧,与井壁的碰撞频繁,受力增大。转速突变加剧了钻柱的振动响应。     

基于DSP的采油加热中频电源系统设计

设计了一种油井采油中频感应节能加热电源。该电源采用了DSP作为控制器、IPM作为功率驱动。由于减少了外围器件，使可靠性提高，成本降低，通过现场测试验证了这种电源的节能功能和强有力的保护功能。     

利用电机工作参数预测油井动液面深度的研究

为寻求一种可靠预测油井液面深度的方法,结合抽油机电机工作参数、抽油机结构及油井液面计算理论,建立电参数反推油井液面深度数学模型。以油井实测电参数、悬点示功图、动液面深度进行验证。结果表明:理论示功图与实测功图面积误差为8.16%,上冲程平均载荷相对误差为1.37%,下冲程平均载荷误差为3.48%,最大载荷相对误差约为2.76%,最小载荷相对误差约为8.802%,动液面深度误差不超过10%。研究成果为油井实时调参提供了理论与试验基础。