高压射流冲击破碎岩石的有限元计算

高压射流冲击破岩是一个复杂的非线性问题。通过MSC．Marc建立模型，分别使用动态接触作为非线性冲击载荷模拟高压水射流冲击岩石。通过动力计算分析，根据岩石内部应力的变化使用Hoffman失效准则研究了岩石的破碎过程。分析表明，增加射流冲击速度可以提高射流破碎岩石的效率，当射流速度迭到某一临界值时，射流水锤作用使得岩石发生大块破碎。     

脉冲射流破岩规律的数值试验

利用非线性动力有限元方法和岩石的动态损伤模型,系统研究了脉冲射流的速度、长度、频率以及脉冲的数量等参数对破岩效果的影响,并用试验进行了验证。研究结果表明,脉冲射流的速度、长度和脉冲数量增大时,岩石的破碎效率迅速增大;射流的破岩效果随脉冲频率的增大,呈现先增大后减小的趋势,存在一个最优频率范围。在此基础上分析了脉冲射流的破岩机理,所得结论为脉冲射流的设计提供了依据。     

应力释放槽对钻杆接头力学性能的影响

钻杆接头是钻柱最薄弱的环节,在钻进过程中极易失效。采用有限元分析方法对钻杆接头的应力特征进行了分析,结果表明,密封面处接触压力分布不均和啮合大端第一螺纹牙处应力集中是影响钻杆接头力学性能的主要因素。在公扣、母扣台肩转角处开应力释放槽可以有效改善钻杆接头的应力分布,降低应力峰值,使von Mises应力和接触压力分布更加均匀,有利于提高钻杆接头的承载能力和密封性能。此外,仅在公扣台肩转角处或母扣台肩转角处开应力释放槽也可有效改善接头的应力分布,但效果与公扣、母扣台肩转角处均开应力释放槽相比稍差。      

地层倾角对岩石可钻性的影响规律研究

本文以原石油工业部的部颁标准《岩石可钻性分级及测定方法》为基准,进行了地层倾角对岩石可钻性影响的实验研究。选取钻井取心岩心和层理倾角明显的地面露头作为实验岩样;对圆柱形的岩心作了轴向和垂直于轴向（即横向）的可钻性实验,并对实验结果进行比较和解释;对露头作了不同倾角下的可钻性实验,找出层理倾角对可钻性影响的关系。研究结果对直井的防斜打直、斜井的井眼轨迹控制具有指导意义。     

岩石电阻率频散及其对阿尔奇参数的影响

岩石电阻率存在频散现象，频散性的强弱与地层水矿化度、含水饱和度、阳离子交换容量等有关。当地层水矿化度增高，饱含水岩石电阻率频散性减弱；当含水饱和度及地层水矿化度较低时，频散现象较明显。在其它情况基本相同时，泥质砂岩的阳离子交换容量越大，频散现象越明显。因此，岩石电阻率频散性影响着阿尔奇参数的变化。文中系统介绍了饱和度指数、胶结指数与频率之间的关系，认为实验室进行阿尔奇公式参数的测量应采取多频测量。     

旋转射流钻头叶轮结构参数对射流流场影响规律的研究

为了研究旋转射流钻头中叶轮结构参数对射流流场的影响及其规律,分别对叶轮导向角β、叶轮叶片数n、叶轮长度L0进行了数值模拟。结果表明,当叶轮导向角口为50-60°、叶轮叶片数n为4、叶轮长度L0为20-25mm时,叶轮对流体加旋效果和能量传输效率达到最佳;其中,叶轮导向角口的影响最大,叶轮叶片数n次之,叶轮长度L0最小。     

直接测定地层应力方向和岩性的新方法

本文介绍一种新的井下应变仪。它可以测量井筒形变、压力和温度。利用建立的数学模型确定地层应力方向和岩性。     

超高压水射流冲击应力分布规律的数值分析

由于高压水射流破岩涉及的因素较多,且水射流作用过程复杂,致使水射流冲击下介质内部的应力分布一直未能被准确揭示,从而制约着水射流技术的应用和发展。运用全解耦的流固耦合理论,建立了超高压水射流冲击弹性非孔隙介质的应力分布计算的数值模型,其中水射流采用标准K-ε双方程模型和控制体积法,介质采用固体有限元法,给出了水射流与介质耦合的数值算法。根据建立的理论模型,计算了介质在不同水射流速度冲击下流场压力和介质内部的应力分布规律。计算结果表明,在超高压水射流冲击作用下,固体介质受力局部效应明显,冲击区内介质基本处于受压状态,最大拉应力值位于介质表面,最大剪切应力位于冲击中心下部约0.5倍喷嘴直径的位置。控制好水射流喷射速度与喷距,可以提高水射流清洗、切割、破碎和表面处理效率。     

储层岩石的应力敏感性评价方法

油气藏岩石同时受外应力（外压）和内应力（内压,孔隙压力）的共同作用。油气藏岩石对外应力的敏感程度。用外应力敏感指数进行评价;对内应力的敏感程度用内应力敏感指数进行评价。油气藏的外应力敏感指数远大于内应力敏感指数。由于油气藏生产过程中外应力不发生变化,内应力随开采过程而不断变化,因此,油气藏岩石的应力敏感程度应采用内应力敏感指数。岩石的外应力敏感指数仅受敏感常数的影响,岩石的内应力指数受敏感常数和孔隙度的共同影响。因加载过程存在塑性变形,应力敏感性评价应采用卸载曲线。     

各向异性条件下岩石力学参数对井壁应力的影响

为了使井壁应力计算值更贴合井下实际工况,本文基于广义平面应变假设和连续均匀线弹性理论,建立了各项异性岩石地层的井壁应力计算模型,并使用软件Matlab编程计算不同力学参数井壁处的应力,分析不同各向异性力学参数在何种情况下可以做各向同性假设,以便更准确的确定井壁应力,使井下工作顺利开展。     

脉冲水射流破岩的数值模拟研究

根据连续介质力学理论 ,导出了脉冲水射流破岩系统的控制方程。并运用瞬时最小势能原理 ,建立了脉冲水射流破岩的有限元基本列式和离散方程。数值计算的结果较为真实地反映了脉冲射流破岩过程中岩石的动态响应的演化过程 ,揭示了射流破岩过程中的机理。所得结论与相关试验规律吻合良好 ,探索了一种研究水射流破岩规律的有效方法 ,对脉冲水射流破岩的深入研究和应用具有重要的意义。     

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本文介绍了有限单元法的基本原理和计算方法,提出用此法计算地质历史时期构造应力场的一般步骤,举例说明构造应力场对碳酸盐岩中裂缝发育的影响,分析了该法预测裂缝的效果,为合理勘探裂缝性气藏提供一种新的研究手段。     

SL450水龙头提环三维有限元分析

分析了ＳＬ４５０水龙头提环三维应力场，并采用三维有限元位移法对危险截面处不同形态和不同深度表面椭圆裂纹的应力强度因子进行了求解，给出了应力强度因子沿裂纹前缘的变化规律。按有限元数值，拟合出了应力强度因子的近似计算式，为预测带裂纹水龙头提环的承载能力和剩余寿命，确定探伤周期，制定判废标准等提供了必要的断裂分析参数。     

抽油杆表面椭圆裂纹应力强度因子有限元分析

运用三维有限元法求解抽油杆杆体及接头不同部位表面椭圆裂纹在拉伸载荷下的应力强度因子。采用Ｉｎｇｒａｆｆｅａ方程由裂端２０节点奇异单元位移场可精确、连续地给出应力强度因子沿裂纹线的变化，实验验证表明，运用三维有限元分析所得到的应力强度因子有较高的工程精度。应用此结果，可对抽油杆不同部位的裂纹问题作断裂与疲劳分析。     

高分子添加剂射流破岩钻孔的试验研究

针对径向水平钻井技术的特点和水射流直接破岩钻孔的需要,试验研究了高分子聚合物添加剂聚丙烯酰胺(分子量大于1000万)对射流破岩钻孔效果的影响。试验是在常压实验架上进行的,由XZ型三柱塞泵提供动力,岩心采用灰砂比1:1.5的自制岩心。为了试验的可比性,聚丙烯酰胺溶液均一次性使用。结果表明:在合适的浓度范围内,高分子添加剂的加入有利于射流破碎岩石;高分子添加剂对旋转射流破岩效果的提高在小喷距条件下尤为突出;高分子添加剂能增大圆射流破岩的最优喷距;在小喷距范围内,添加剂旋转射流的破岩效果仍要优于圆射流。破岩效果表明,对于高分子添加剂射流存在有最优添加剂浓度。     

断层对地应力场影响的有限元研究

断层应力场研究是油气田开发等工程领域的难题之一.应用有限元方法研究了断层对地应力场的影响规律,考虑的因素包括断层两侧围岩的力学性质(弹性模量、泊松比等)、断层介质的力学性质、断层的几何形态及边界条件.研究表明,这些因素对断层附近的地应力场分布有不同程度的影响,其改变均能使地应力大小和方向发生变化,研究结果为油田断层发育区地应力的研究提供了参考依据.     

气体钻井井底应力场数值模拟研究

通过分析气体钻井井底岩石边界条件,建立了轴对称井底岩石物理模型。利用有限元方法求解,对1 000～3 000 m井深条件下的井底岩石应力场进行数值模拟计算,并对井眼轴线、井底面、井壁进行岩石力学特性分析。分析结果表明,井轴最大主应力在1.6～2.8倍井径距离后,应力逐渐低至水平地应力,破岩难度增加;井底面0.0～0.8倍井径区域存在低应力区,有利于岩石破碎;在井底面向上0.0～0.2 m井壁范围内出现拉应力增加趋势,易出现井壁失稳现象。     

圆柱壳与凸型封头连接处边缘应力有限元分析

本文利用弹性有限元分析方法计算了相同尺寸条件下圆柱壳与标准椭圆封头，球型封头，碟型封头连接处及其附近的边缘应力，给出了连接部位应力分布规律，并将这几种情况的边缘应力进行了对比。为工程设计中此几种情况的考虑，提供了数值上的参考。