钻井井筒的围岩应力、位移和井壁压力计算

钻井井筒的地层经历两次应力重分布,第一次是在钻进过程中;第二次是在构筑井壁后。本文在一定的假设下,研究了钻井井筒围岩弹性与弹塑性区的应力、位移,以及由弹性转变为弹塑性变形的临界深度和塑性区半径问题,得到一系列计算公式,并提出了井壁压力的简化计算式。根据泥浆比重对井壁压力和围岩塑性区半径的影响,建议了泥浆比重的选用值。     

DK—ⅡA型增强型单体液压支柱窖封质量检测仪

DK—ⅡA型单体液压支柱密封质量检测仪是山东矿业学院矿压研究所最新推出的单体液压支柱密封性能检测仪器,检测主机集单片微机系统、数据采集、数据存贮、远程通讯于一体,与双线圈钢弦式传感器配套,该仪器具有操作简单、性能可靠、分辨率高、可实现微机管理(数据存贮与报表打印)等特点。 该仪器由GH—35钢弦压力盒(15只)、DK—ⅡA型检测主机、PP40型打印绘图机、远程通讯收发器和微型计算机数据管理系统组成,钢弦式压力盒将支柱压力转化为钢弦振动频率,压力P与工作频率F及初频G之间关系为:     

隧道施工中围岩应力的监测

采用钢弦式传感器对某公路隧道施工过程中围岩和初次衬砌应力进行监测,并将监测结果与数值模拟结果进行对比。结果表明:钢弦式传感器可以测出围岩和初次衬砌应力的变化情况,对施工和隧道的长期安全监控具有指导意义。     

岩土工程装备分类目录(四)

2.3现场测试仪器2.3.1压力计南京电力自动化设备厂 YUA/’YUB型差动电阻式土压力计空军工程设计研究局(北京) BTY土压力传感器南京水利科学研究院 GJZ/G.JM型弦式土压力计 钢弦式土压力计 GKD型钢弦式孑L隙水压力计 双管式孔隙水压力计丹东虬龙传感器制造有限公司 JxY/I,XY一4型振弦双膜式压力盒 JDw一钢弦式土压力盒 JX一2钢弦式土压力盒 JXS—l/JXS一2型弦式孔隙水压力计 GSY—l型弦式孔隙水压力计丹东三达测试仪器厂 GYH一3型振弦式土压力盒南京自动化研究所 TT型电阻应变式土压力计 SZ型差动电阻式孔隙水压力计冶金工…     

麦垛山矿井副立井上段井壁冻胀压力监测方案研究

为了保证麦垛山矿井副立井井筒上段井壁不受下段井壁冻结期影响,对上段井壁冻胀压力进行监测。该方案利用专用冻胀压力测量管实现,在井壁外侧卸压孔内布置冻胀压力传感器,并在井壁表面预先埋设应变计,根据应力解除前后的应力变化和井壁混凝土的弹性模量计算井壁的表面应力。通过及时掌握冻胀作用在井壁上的压力变化,为麦垛山矿井副立井井筒的安全、顺利施工提供保障。     

磁西副井-1304m马头门高应力软岩联合支护技术

在磁西一号矿副井-1 304 m马头门施工过程中,为减轻高应力软岩对马头门的破坏,根据施工特点及围岩特征,采用了锚、网、带、索、喷、注、架、钢筋砼支护的方式,并分别通过埋设的钢弦式钢筋计、混凝土应变计和表面裂缝计等设备对围岩的最终变形量进行监测。检查结果显示,该联合支护方式可有效地防止高应力软岩对成型井壁的破坏,为日后施工同类工程积累了成功经验。     

沉井外力和内应力实测及应用

沉井受力的实测研究是在山东省金乡县蔡国煤矿主井进行的。参加的单位有蔡园煤矿、兖州煤矿设计院、东北工学院、中国矿业学院。该井井深162.5米,表土冲积层99.8米,用泥浆淹水沉井法施工,沉井内径6米,井壁厚度1米,实际下沉深度94米,刃脚插入了稳定的厚粘土层。传感元件采用钢弦式压力盒和钢筋应力计。通过室内调试和标定、现场安装和埋设、观测和数据整理,了解沉井外力和内应力,掌握其变化规律,监视沉井动态,指导沉井施工。实测内容     

水泥粉喷计复合地基的应力及荷载传递机理

采用水泥粉喷桩加固某高等级公路软弱地基后,在复合地基上铺设碎石垫层,进行复合地基静载荷试验,并在压板下放置钢弦式压力盒,根据作用在桩－土的应力测试结果,分析了整个加荷过程中该类复合地基的桩土应力比的变化规律及其与垫层厚度的关系。据此,对复合地基中桩土共同作用机理进行探讨。图3,表2,参5。     

基于流固耦合理论的充气欠平衡钻井井壁稳定性分析

充气欠平衡钻井钻井过程中常出现井壁失稳、钻井失败情况。基于流固耦合理论,应用ANSYS软件平台模拟充气欠平衡钻井钻进中的井壁应力,在考虑流固耦合数学模型和应力破坏准则基础上,对井壁应力情况分析,得出以下结论:(1)确定了井壁失稳的破坏准则及破坏方向;(2)计算分析了井壁的3种应力随距井眼轴心距离变化规律,得出欠平衡钻井和过平衡钻井中井壁应力区别;(3)考虑不同渗透率条件下,欠平衡钻井井壁稳定随时间变化情况,以及孔隙压力变化情况。确定了不同地层条件下欠平衡钻井需要注意的问题。分析准确地指出了欠平衡钻井过程中井壁应力变化规律,保证了现场施工的顺利进行。     

千米立井井壁应力分析及设计问题探讨

从新汶矿务局孙村煤矿千米立井的地压监测结果中，选择地压最大的井筒危险截面，将所测到的地压最终值拟合成切向坐标的函数，并按富氏级数展开，作为该截面井壁外边界上的径向正应力，外边界上的剪应力的由静力平衡条件求出。然后，通过井壁应力分析求出危险点的应力，将此应力代入安全条件，求得不同混凝土强度等级下的井壁安全厚度。为了便于应用又提出了直接由实测地压值计算井壁厚度的简便公式，并讨论和修正了由于简化引起的误     

应力卸除—超声波法测定岩体绝对应力的尝试

<正> 为了准确地预测煤(岩石)和沼气突出、冲击地压等矿井动力现象,必须了解岩体应力状态及其变化规律。而岩体应力测量是一项复杂而困难的工作。目前国内外通常采用应力解除前、后钻孔(孔径、孔壁、孔底)变形的量测来求算原始应力值及方向。也有的用压磁、钢弦计、光弹和水力压裂施工时岩层的破裂压力来估算原岩应力。     

溜井放矿过程中贮矿段井壁动态应力分布特征研究

溜井放矿过程中贮矿段井壁的磨损破坏程度与井壁动态应力的分布特征密切相关。以金山店铁矿主溜井为工程背景,基于Janssen公式,引入超压系数,推导贮矿段井壁动态应力的理论计算公式,计算不同高度处井壁动态应力的理论值;采用颗粒流程序模拟主溜井放矿过程,分析贮矿段井壁动态应力的分布特征;基于自主研发的溜井放矿相似试验平台,配合应变仪,对放矿过程中贮矿段井壁不同高度处的应变值进行监测,通过应变仪的率定参数将其转换为对应的动态应力值。将理论计算、数值模拟所得结果与相似试验所得井壁动态应力及井壁磨损分区范围进行对比。研究表明:理论计算、数值模拟、相似试验所得井壁动态应力的最大相对误差率在19%以内,验证了理论计算公式的合理性;三者所得井壁动态应力的均值在放矿口以上(5.0 m,15.0 m)范围内均超过了228 k Pa,在(15.0 m,30.0 m)范围内均不足204 k Pa,分别对应于相似试验中井壁的重磨损区及轻磨损区;井壁动态应力越大则井壁磨损程度越重,从力学角度解释了贮矿段井壁磨损破坏程度差异的原因。     

渗透作用下井周孔隙压力分布数值模拟研究

钻井过程中,钻井液中的水在渗透作用即压差和化学势差作用下进入泥页岩井壁,或者泥页岩中的流体流入井筒,引起地层孔隙压力变化,改变井壁周围应力分布。为了研究渗透作用对井周孔隙压力的影响,建立了力学-化学耦合作用下井壁周围孔隙压力分布模型,采用有限差分法求解该模型,得出井壁周围孔隙压力分布规律,模型参数对孔隙压力的影响,为泥页岩井壁稳定研究提供依据。     

关于竖井井壁问题

现在采矿学者及工程技术人员都认为竖井井壁是受压的,井壁的厚度主要应根据作用于井壁的压力人值,经强度计算数据来决定.我国及国外的一些学者,如М.М.普洛托吉亚高诺夫及П.М.齐姆巴列维契教授,A.H.丁日克及Γ.Μ沙维拉院士,Φ.Α.别拉燕科及拉巴沙教授,Κ.Β.鲁别热依达等,都是根据作用于竖井井壁的岩石压力值来设计井壁.作用于坚井井壁的岩石压力的某些理论是很有价值的,如井筒掘进时岩体的应力变形资料.但企图用公式来正确表示井筒掘进而使岩石削弱后的完整理论,到现在还没有创造出来.     

煤层井壁稳定的时间延迟效应探讨

为预测煤层井壁钻后垮塌的可能性及延迟时间,从孔隙压力、井壁渗流入手,结合断裂力学进行了分析。基于煤层富含割理的特性,分析了孔隙压力对割理的受力影响,表明孔隙压力只影响割理表面的正应力,不影响其切应力。结合排采实例,分析了孔隙压力变化对煤岩稳定性的影响,发现孔隙压力下降会导致煤粉增加。讨论了欠平衡钻井和过平衡钻井下井壁渗流产生的孔隙压力变化情况以及由此带来的时间延迟效应。利用数值方法分析了钻井中流固耦合行为,通过拟合给出了孔隙压力随时间变化的关系。利用断裂力学井壁稳定理论,定量分析了井壁稳定的时间延迟效应,给出了具体条件下延迟时间求解公式。研究表明,在富含割理的煤层中,井壁的稳定性确实存在时间延迟效应;孔隙压力变化是时间延迟效应的主因,割理的存在是内因。     

削球式及椭圆回转式钻井井壁底力学性能分析

钻井法凿井是采用大型钻井机经一次或几次扩孔施工竖井井筒的方法,钻井底部井壁底结构承受最大的水泥浆压力,容易发生破坏。根据钻井井壁底飘浮下沉中的实际工况建立模型,采用ANSYS计算软件对削球式和椭圆回转式2种井壁底的力学性能进行有限元分析,分析2种井壁底的应力分布规律和受力的主要影响因素,同时选取受力形式相对较好的削球式和椭圆回转式模型进行关键点受力比较,提出了对深厚表土层钻井井壁底的最佳结构形式,为今后采用钻井设计与施工时选择最佳井壁底结构形式提供参考。     

基岩破碎带段立井井壁受力状况的长期监测

孙疃煤矿副井井筒基岩破碎带段埋深为292．61～317．28m。在井筒通过该段施工中，通过埋设压力传感器、钢筋计及电阻温度计，对该段井壁进行了长期监测，获得了井壁压力、钢筋应力及井壁温度变化规律，对确保井筒安全具有重要意义，同时可为类似地层中的井壁结构选型提供参考。     

特厚表土层冻结井筒外壁受力监测与分析

对穿过特厚表土层的关键层冻结井筒外壁所受的冻结压力、井壁钢筋应力和混凝土应变进行了实测。获取的数据表明,井筒外壁环向主要受冻结压力,竖向主要受温度拉应力。环向混凝土最大应变-1 517με,环向钢筋最大应力-240 MPa,均小于设计值,外壁一直处于安全状态。     

岩石应变监测系统

卡门采矿研究实验室已着手研制硬岩微小变形的监测系统。该系统包括钢弦传感器和读数装置。传感器由装有激磁装置的振动钢弦的钢环组成,读取钢弦的谐振频率。当钢环变形时,钢弦相应伸长或缩短而改变谐振频率。当传感器内的直径为0.3毫米、长为100毫米的钢琴钢丝插入直径为153毫米的钻孔时,若激磁装置和读数系统稳定在1赫     

冻结立井的破裂危险深度研究

通过对立井井壁受力特点的分析，揭示了井壁破裂处的应力与温度变化、井筒深度有着密切的关系；在井筒的几何尺寸及温度变化值确定的情况下，冻结立井随着表土段深度的增加，破裂的可能性在随之增大。在对危险层面上危险点处的主应力值同井筒深度尺寸（表土段）之间关系的研究以及校核井壁破裂的强度准则的应用基础上，描绘出了“应力－破裂深度关系曲线”，从而确定出冻结立井表土段的危险深度值。