书评——《盐类矿床控制水溶开采理论及应用》（作者：梁卫国）

盐类矿床是一类蒸发结晶型矿床，作为人类生活必需品的岩盐矿床，在我国四川自贡已有2000多年的开采历史。由于岩盐易溶于水，盐类矿床采用水溶开采的方法。该方法最早始于中国，之后传到国外并广为应用。尽管盐类矿床水溶开采已有数千年的历史，但关于盐类矿床水溶开采理论方面的研究国内外较为鲜见。中国有1977年由轻工业出版的《盐矿开采基本知识》、     

水力压裂裂缝相互干扰应力阴影效应理论分析

针对油气田水力压裂工程中多裂缝相互干扰应力阴影效应问题,引入三类断裂力学干扰因子,采用权函数理论求解有限尺度地层剖面内部裂缝尖端应力强度因子,分析裂缝干扰与竞争起裂行为。研究结果表明:(1)基于权函数理论所得应力强度因子精度高于采用传统无限大裂缝模型所得应力强度因子;(2)提高破裂压力以增大应力阴影效应作用范围受局限,破裂压力达临界值时,扰动因子出现奇异性最值;(3)应力阴影效应对裂缝间距变化非常敏感,距离直井双翼裂缝扩展总长度一半位置相互干扰行为更加显著;(4)裂缝应力阴影效应随垂直地应力增大呈线性规律增强;(5)裂缝扩展角度变化造成裂缝相互干扰规律极其复杂,并依赖于破裂压力、诱导应力及地应力变化;(6)应力强度因子为负值的特殊闭合裂缝与常规水力裂缝干扰规律明显不同,干扰因子对定量分析闭合裂缝扰动也具有作用;(7)破裂压力与诱导应力交替作用可导致非等长裂缝竞争起裂效果产生差异性转变。研究结果在页岩油气、薄差油层及干热岩等资源开发的水力压裂工程中定量分析多裂缝干扰力学行为具有参考意义。     

盐类矿床水压致裂水溶开采的多场耦合理论及应用研究

由于盐类矿物具有易溶于水的特性,因而对盐类矿床的开采常采用水溶开采的方法。然而,由于水溶开采过程是一个涉及化学流体运移、矿物溶解、传热传质、固体变形等多场相互作用的固–流–热–传质耦合问题,使得水溶开采理论的建立复杂困难,水溶开采技术的发展受到制约。因此,进行盐类矿床水溶开采的多场耦合理论及其应用的研究,可以深入奠定盐类矿床水溶开采的理论基础,进一步促进水溶开采技术的发展以及加强盐类矿床科学合理的开发应用,具有十分重要的意义和价值。 通过试验研究、理论分析、数值模拟以及现场试验的方法，围绕盐岩高温力学特性、盐类矿床水压致裂–溶解理论、盐类矿床水溶开采多场耦合理论、群井致裂控制水溶开采技术及应用进行了系统的研究。主要研究内容及结果如下： (1) 盐岩高温及再结晶力学特性的试验研究。在盐岩基本力学特性试验的基础上，进行了 240 ℃范围内盐岩高温力学特性和损伤盐岩高温再结晶力学特性的试验研究。研究发现：盐岩力学特性具有明显的温度效应特征，随温度的升高，盐岩的强度与温度呈对数关系增强，弹性模量(E)与温度(T)的关系近似为：E = 3.02－0.006T(GPa)；高温再结晶可以使损伤盐岩晶间摩擦系数得以恢复，但对粘聚力的恢复不明显。 (2) 盐类矿床压     

水力压裂起裂与扩展分析

水力压裂起裂与扩展压力的确定是压裂设计最为重要的参数之一,与水平孔或垂直孔水力压裂相比,任意方向钻孔水力压裂的起裂与扩展更加复杂。根据最大拉应力准则,分析任意方向钻孔裂缝起裂压力及起裂方向,得出量纲一起裂压力(pb/σv)随钻孔方位角和钻孔倾斜角的变化规律;并以王台铺煤矿顶板岩层水力压裂为例,进行起裂压力与起裂位置计算,通过有限元计算分析扩展压力较大的原因。研究结果如下：(1)当水平主应力相等时,钻孔从垂直方向逐渐旋转至水平方向过程中,所需起裂压力不断减小,水平孔由σh方向逐渐旋转至σH方向过程中,裂缝起裂压力保持不变;(2)随着σH/σh或σH/σv的增大,裂缝起裂压力的变化规律与地应力场类型密切相关;(3)钻孔由垂直方向转向水平方向过程中,对于3种类型的应力场(正断层型、平滑断层型、逆断层型),裂缝起裂压力有着各自独特的变化规律;(4)水平孔由σh方向逐渐旋转至σH方向过程中,对于不同类型的应力场,合理布置钻孔方向可使起裂压力最小;(5)当岩石抗拉强度与地应力大小相近时,增大抗拉强度使裂缝起裂所需的压力明显增大;(6)有限元计算结果表明,裂缝起裂后旋转扩展会导致较高的扩展压力;(7)在进行水力压裂作业时,地应力的大小、方向和类型是进行钻孔参数设计的基础。     

水力压裂物模实验系统改进实践与研究生创新能力培养

国外石油工程院校在开展实验教学和科研实验时,重点引导研究生在操作实验系统的过程中改进实验系统,创新设计和研发实验系统结构和辅助装置,以满足科研和教学需要。作者近年来通过给研究生介绍非常规储层水力压裂技术进展,详解水力压裂实验原理,并结合机械、材料和计算机等综合知识,指导研究生逐渐改进室内水力压裂物模实验系统,增强了研究生主动思考和设计能力,提高了研究生对水力压裂物模实验系统的创新改造和研发能力。     

境外项目群管理的理论与实践

<正>为了适应经济全球化发展的趋势,国家实施了走出去战略,鼓励企业走出国门,积极参与国际市场的竞争。随着政府促进政策体系的不断完善和外部环境的优化,我国的建筑企业越来越多地参与到国际工程承包市场的竞争中。在激烈的市场竞争中,企业的综合实力和竞争力获得了较大的提升,从单一的施工总承包和单个项目管理逐步走向了设计施工总承包、带     

页岩水力压裂水力裂缝与层理面扩展规律研究

在对含天然层理弱面页岩进行水力压裂过程中,水力主裂缝的起裂、扩展及层理面的扩展对缝网的形成有重要影响。为研究水力主裂缝的起裂、扩展规律和层理面对水力裂缝扩展的影响,开展真三轴试验条件下的水力压裂试验,采用声发射系统监测水力压裂过程,并在试验后对试样进行剖切与CT扫描;同时进行定量的理论分析,并通过试验结果验证。研究表明:(1)起裂方向由初始角度转至最大水平主应力方向;垂向应力与水平最大主应力相差极小时,各个方向起裂压力相差极小,裂缝很快转向最大水平主应力方向。(2)水力主裂缝整个扩展过程中所需水压区间与裂缝长度、断裂韧性值相关。(3)形成由层理面与主裂缝构成的网状的裂缝系,层理面在主裂缝的靠近过程中张开区的长度极小,主要在主裂缝接触到层理面后产生较大的张开区与剪切区,层理面的剪切区域长度远大于张开区域长度,剪切区域提供主要的导流通道;剪切区的长度对层理面黏聚力c和水力裂缝与层理面交角?参数敏感性很高。研究结果可以为压裂模型的建立提供几何参数,并对施工参数的设计有指导意义。     

水力压裂裂缝穿层及扭转扩展的三维模拟分析

 应用并行有限元程序对水力压裂过程进行真三维数值模拟,实现对压裂裂缝起裂、扩展及扩展中的穿层、扭转行为的全过程分析;数值计算中无需假定压裂裂缝的起裂位置和扩展路径,即可根据实际岩体水力学模型的力学、水力学等边界条件,自动标定出压裂裂缝的三维扩展模式,并显示出该并行有限元程序对复杂地质力学条件下水力压裂过程三维模拟分析的适用性。通过对压裂裂缝扩展过程中孔隙压力分布、裂缝几何形状和尺寸的演化进行了解读,显示出压裂裂缝的扩展模式与地层分布密切相关。当生产层很薄或生产层与上下阻挡层岩性差别较大时,裂缝穿层现象突出,可能会出现压裂实际缝长远远小于设计缝长的现象;近场地应力差异、地层分布特征及岩体细观非均匀性都有可能诱发压裂裂缝扭转扩张。分析结果对水力压裂施工设计具有一定的参考价值。     

水工隧洞衬砌水压致裂过程的渗流-损伤-应力耦合分析

基于弹性损伤理论和线弹性断裂力学理论,建立水工隧洞衬砌水压致裂过程中的渗流-损伤-应力耦合模型.模型采用增量变弹性损伤刚度有限元迭代法,在内水荷载逐级施加的过程中考虑损伤对于渗流的影响,可以较好地模拟在水工隧洞充水加压过程中,混凝土衬砌在应力场和渗流场耦合情况下的损伤演化及裂纹的产生、扩展的过程.工程算例结果表明:计算结果较为合理地反映高内水压力下水工隧洞衬砌的开裂规律.当水压致裂过程采用耦合模型时,衬砌的损伤演化和开裂对衬砌渗流场的影响不可忽略;由于内水外渗的的影响,衬砌的受力条件在一定程度上得到改善.     

高水头作用下水工压力隧洞的水力劈裂分析

以前研究均认为水力劈裂的必要条件是岩体中发生Ⅰ型张拉破坏。实际上，在众多岩体工程中，其断裂破坏型式多属压剪破坏。本文根据断裂力学原理对高水头作用下水工压力隧洞的水力劈裂作用进行了研究，首先研究水工压力隧洞围岩区各种类型裂纹的Ⅰ型应力强度因子的计算方法，讨论分析张开型复合型裂纹发生水力劈裂的理论判据。然后研究压剪断裂的力学机理，分析有水压力作用的压剪断裂应力强度应力的计算及其断裂判据。最后将以上理论应用于某水电工程引水发电隧洞的高压竖井的水力劈裂安全性分析中。     

水力压裂中的近井筒效应

针对目前水力压裂过程中遇到的有些井施工压力高、脱砂等一系列问题，在对近几年国外有关文献研究分析的基础上，给出了地应力和射孔对近井筒区域裂缝延伸影响的物理模拟和数值模拟研究成果。通过研究发现，水力裂缝方位不但与井筒在现场地应力场中的方位有关，而且主应力的大小也会影响到裂缝的延伸情况。研究中还给出了实际生产中如何诊断近井筒效应潜在的可能性以及应采取的措施。     

文化遗产保护理论和实践的创新

近年来,随着我国经济社会的快速发展,文化的力量和价值越来越为全社会广泛认知,文化遗产的保护与利用给国家和地区发展带来的推动作用日益凸显。我们应该紧紧把握历史机遇,在国家发展大局中找准工作定位,积极承担社会责任,在融入经济社会、促进自身发展等方面,进行一系列理论创新和实践探索。     

美英土地利用分类理论与实践的演进

从历史的角度梳理美英两国土地利用分类研究的理论与实践,揭示土地利用分类标准的演进趋向,指出对土地利用分类的研究应超越经验层面,借鉴规划语言学的方法构建一个多维土地利用分类理论框架。适应现实的土地利用分类标准应创设可扩充的平行维度的分类体系,或为规划实践留有创设土地利用新类型的弹性空间。而在应对当前城市化快速发展中所出现的城乡空间失衡、城市特色丧失等一系列问题时,基于横断面分区的形态准则提供了具有前瞻性的规划工具。     

岩体水力劈裂机制圆筒模型试验及解析理论研究

针对厚壁圆筒试件进行9组近30个试样的水力劈裂试验研究。通过对试验成果分析发现，在以往研究水力劈裂问题中，以著名的厚壁圆筒Lame公式为理论基础的分析方法是错误的。提出水力劈裂问题中渗透力作用机制。以弹性力学为基础，通过严密的数学力学理论推导，提出在稳定渗流作用下厚壁圆筒应力分布解析解（应用商业软件对该解析解进行验证），为岩土体的水力劈裂问题深入研究打下较严密的理论基础。针对试验成果，初步探讨厚壁圆筒水力劈裂破坏条件，提出发生水力劈裂破坏的半经验理论判别关系。