考虑非达西渗流半径的气井不稳定渗流产能模型

为研究低渗、储层厚度和孔隙度较大气藏的气井非达西渗流边界影响,基于气井非达西渗流区域的划分,推导了非达西渗流半径和非达西渗流压力损失计算公式,根据气体不稳定渗流基本微分方程,建立了基于非达西渗流边界的气井不稳定渗流产能计算新方法,结合气井实例,进行了产能计算和影响因素分析。研究结果表明:在开采的初期阶段,非达西渗流半径和非达西渗流压力损失迅速下降,对气井产能的影响较大;考虑非达西渗流半径计算的产能高于非达西渗流半径趋于无穷大的产能;随着基质渗透率的减小以及储层厚度和孔隙度的增加,考虑非达西渗流半径与非达西渗流半径趋于无穷大,2种条件预测的日产气量差值越大。     

基于牛顿流体的海底隧道穿越裂隙岩体注浆扩散半径计算

在分析胶州湾海底隧道注浆方案及浆液特性的基础上,采用牛顿流体类的刘嘉才公式进行裂隙岩体注浆扩散半径计算。计算结果表明:当设计注浆压力为3～4MPa、注浆孔半径为5cm和注浆时间为1800～3600s时,浆液的扩散半径能满足设计要求;浆液的扩散半径随着注浆时间的增加而增大,在注浆时间相同时,浆液的扩散半径随着裂隙宽度的减小而减小;浆液的扩散半径随着注浆压力的增加而增大,但在注浆压力相同时,浆液的扩散半径随着裂隙宽度的减小而减小。     

水平井注蒸汽非稳态传热与流动分析

水平井注汽采油在稠油开采过程中得到广泛的应用,建立热采注汽过程中水平井井筒-储层耦合的非稳态传热与渗流模型,利用数值方法研究注蒸汽阶段的油、水、汽在井筒和油藏中三相非稳态流动与传热规律,分析井筒内积存原油对蒸汽推进的影响;同时计算分析湿蒸汽参数沿水平井段变化特点。研究结果表明:新建模型揭示了井筒内蒸汽前沿推进机制;在注汽速度8 t/h、注汽干度0.7时,注汽5 d后井筒内积存原油被驱替;受井筒内蒸汽流量变化和井筒与油藏热交换影响,湿蒸汽比焓(或干度)从水平井跟端到趾端下降较快;随着注汽速度和注汽干度的增大水平井吸汽段长度增加。     

单相水流动煤层气井流入动态分析

 单相水流动煤层气井流入动态是确定煤层气井合理工作制度的依据和分析煤层气井动态的基础。基于煤层流体的渗流规律,建立满足达西渗流和非达西渗流煤层气井的流入动态预测模型,通过鄂尔多斯盆地现场实例验证,得到单相水流动煤层气井的流入动态。结果表明：预测模型考虑煤层参数、流体物性和非达西表皮效应,结果具有较高精度,整体误差可控制在12%以内。煤层流体渗流速度不大时,宜采用煤层供给边缘压力不变时的达西渗流模型分析流入动态,而在雷诺数大于0.3和产水量超过30 m3/d时,需采用非达西渗流模型。排采前期加大生产压差,可有效控制排液量大小,防止煤粉运移而破坏储层,利于煤层水的渗流,压力差由0.44 MPa上升为3.68 MPa后,产能由10 m3/d提高到40 m3/d。增大煤层渗透率会提高储层的综合导流能力,显著增大煤层气井产能,渗透率由0.9×10－3 μm2变为6.15×10－3 μm2时,产水量由3.5 m3/d增大到15.9 m3/d;减小表皮系数使流入动态曲线明显向右移动,同一井组的表皮系数为－3.10和－4.85时,产水量分别为34.8和45.6 m3/d。     

竖向受压支盘桩沉降非线性简化分析方法

为研究支盘桩沉降及相关力学性状,考虑到桩土接触非线性,针对支盘桩,在桩侧、桩端及扩径体端部均采用双曲线型荷载传递函数描述其力学行为,应用分段位移协调迭代算法,提出了一种计算支盘桩沉降及承载性状的非线性简化分析方法。与硬塑性黏土地基和淤泥质软土地基的两种支盘桩现场试验作对比,得到的计算值与实测值有较高的吻合度,证明了方法的合理性和适用性。通过参数分析,发现桩土摩擦角δ及水平土压力系数比k/k₀对承载力有较大影响,且承载力随着二者增大而增大;破坏比R_f及端承土体破坏角θ对承载力影响偏小,承载力随着θ增大而增大,随着R_f的增大而减小。     

基于有限元的桩端后注浆单桩注浆量研究

采用有限元分析软件ABAQUS对桩端后注浆单桩注浆量进行系统的计算与分析,结果表明:桩端后注浆桩通过加固桩底区域,更好的将桩顶荷载传递到桩端土层中,从而显著提高灌注桩承载力。后注浆桩承载力随注浆量的增大而增大,但随着注浆量的增大,注浆的收益不断递减。在注浆量一定的条件下,存在着一个最优浆液扩散半径,在此扩散半径下单桩承载力达到最大值;过小的扩散半径无法充分加固桩端受力区域;过大的扩散半径使浆液流出桩端受力区域,做无效扩散。以福州某办公楼为例,对有限元模型进行评估,结果表明本文有限元模型及其参数选用合理。根据福建省30多个工地注浆实践,得到了不同土层中单桩注入水泥量的经验值。     

气井环空带压对水泥环力学完整性的影响

受井下作业、油套管或封隔器泄漏等因素产生的井口环空带压,使高温高压气井水泥环密封完整性面临巨大挑战。为此,基于弹性力学多层厚壁圆筒理论和摩尔库仑失效准则,建立了水泥环应力和失效计算模型,研究了环空带压对水泥环胶结面应力和失效的影响。结果表明,环空带压将增大水泥环胶结面的切向拉应力,过大的切向拉应力将导致水泥环失效。与此同时,井筒温度增加产生的切向拉应力也会增大水泥环失效风险。环空带压越大,水泥环安全系数越低,且温度效应对安全系数的影响较小。对高温高压气井,可根据井身结构(地层-水泥环-套管)参数建立水泥环安全系数图版,从而为确定合理的最大允许环空带压值提供依据,研究结果对提高气井井筒安全性、延长开采寿命具有重要意义。     

不同倒角半径方柱绕流数值模拟研究

为探究不同倒角半径下方柱绕流的特点和流场特性,文章基于CFD软件对单方柱和倒角半径为0.15D、0.25D和0.35D的方柱绕流进行了三维数值模拟。研究表明,方柱加倒角后,阻力系数会减小,升力系数先减小后增大但始终小于方柱的升力系数;随着倒角半径的增大,方柱的斯托罗哈数也逐渐增大,旋涡脱落频率加快;带倒角的方柱会出现胞体结构,呈现明显的三维特性,旋涡脱落的相关性较弱;方柱具有固定的分离点,而带倒角的方柱分离点不固定且相对方柱更加复杂。     

基于一阶薄壁梁理论的开口截面剪应力不均匀系数的精确计算

为了准确分析剪切变形对开口薄壁杆件力学特性的影响,正确计算考虑剪切变形而产生的剪应力不均匀系数。以一阶薄壁梁理论为基础,根据能量原理得到几种常见开口截面剪应力不均匀系数的精确计算公式,分析讨论截面形状和尺寸参数对剪应力不均匀系数产生影响的基本规律。结果表明:槽形截面剪应力不均匀系数随着高宽比的增大先减小后增大,随宽厚比的增大而增大,随高厚比的增大先增大后减小;Z形截面剪应力不均匀系数随着高宽比的增大而增大,随宽厚比的增大而减小,随高厚比的增大而增大。双轴对称的工字形截面的剪应力不均匀系数是定值。     

页岩气井环空带压临界控制值计算方法

页岩气井由于大规模压裂导致井筒完整性破坏而引起大量环空带压问题,严重影响页岩气井的安全生产。针对页岩气井环空带压问题,基于API RP 90-2环空带压临界控制值计算方法,考虑页岩气井储层压力、产量变化、腐蚀以及磨损等因素,分析实际生产中环空各组件承压能力随服役时间的变化情况,建立了页岩气井环空带压临界控制值计算方法及环空带压控制图版,并进行了实例计算。研究结果表明,页岩气井环空带压临界控制值在服役早期主要受井口装置、技术套管承压能力影响,到服役后期时,随着腐蚀及地层压力降低,主要受油管薄弱点抗外挤强度影响,且随服役时间、腐蚀速率增加而不断降低,当环空带压控制值小于地层压力时,需要对环空压力值进行监测并采取相应措施,以保证现场安全生产。