页岩气储层井壁坍塌压力研究

页岩气储层各向异性强,易发生井壁失稳。利用四川盆地所取页岩气储层岩芯测试钻井液对页岩基体及层理面强度的影响规律,结合单一弱面准则,建立页岩气井井壁稳定预测模型,分析层理面倾角、钻井方位、钻井时间及钻井液类型等因素对页岩储层水平井坍塌压力的影响规律。研究结果表明：层理面倾角小于45°时,井壁岩石发生层理面破坏,倾角大于45°时,在某些井眼方位井壁会发生本体破坏;沿最小水平地应力方位附近钻进水平井最容易发生井壁坍塌;随钻井时间的增加,坍塌压力逐渐升高,井壁破坏形式可能会由初始的页岩基体破坏变为层理面破坏;使用油基钻井液比使用水基钻井液更容易保持井壁的长期稳定。研究结果可以为页岩气井钻井设计提供参考依据。     

弱面结构对页岩地层井壁稳定性影响研究

页岩地层大量发育弱面结构,造成井壁垮塌现象频发,严重制约了页岩气的高效开发。因此,本文在Mohr-Coulomb准则的基础上,建立多弱面条件下的强度破坏准则。应用该准则,对不同弱面产状、弱面数量、钻井时间下的岩石强度进行分析,从而建立页岩地层坍塌压力预测模型,计算分析表明:围压增大后,页岩强度增加,不易沿弱面破坏;弱面产状和数量变化,使得岩石强度产生变化,从而造成坍塌压力分布复杂。尤其弱面数量增多,岩石强度下降明显,逐渐受弱面强度控制,坍塌压力出现明显增加;实例分析表明多弱面条件下的坍塌压力预测方法能更为准确地预测页岩地层坍塌压力,对页岩地层钻井工程有一定指导意义。     

焦石坝地区页岩气水平钻井井壁稳定性实验研究

为揭示涪陵焦石坝地区页岩储层井壁岩石垮塌失稳诱因,探索页岩气水平井井壁垮塌主要控制因素,应用室内力学实验测试方法,研究了井下应力环境下页岩岩体力学空间各向异性及层理缝面力学性质,并结合焦页1HF井水平井实钻井下复杂情况,探讨了页岩的独特力学特性及其影响井壁岩石垮塌失稳的力学机理。实验结果表明:焦石坝页岩岩体平行层理极为发育,层理缝面间力学强度弱,沿层理走向的页岩剪切强度远低于垂直层理走向;焦石坝地区页岩具有极强的力学参数各向异性,页岩的力学参数变化与取心方向密切相关,当取心方向与层理法向夹角β满足β=0°和β=90°时,页岩力学强度最高,在30°β90°范围内,页岩力学强度呈先减小后增加的趋势,β=60°时,页岩力学强度最低。该研究成功解释了涪陵焦石坝地区页岩水平钻井井壁岩石垮塌失稳的力学主控因素,为焦石坝地区页岩气水平钻井井身结构及工程参数优化设计奠定基础,具有较高的现场应用价值。     

基于围岩本体Mogi-Coulomb强度准则的层理性岩层斜井井壁稳定模型

 层理性地层中进行大斜度井施工的井壁失稳问题较为突出,在传统井壁稳定模型基础上,以弱面对岩石强度的弱化作用实验为依据,引入欧拉变换充分考虑三维地应力方向的任意性,利用Mogi-Coulomb准则强化中主应力对围岩本体强度的影响,结合单弱面强度准则建立分析层理性地层斜井井壁稳定问题的模型,并进一步给出计算斜井坍塌压力与破裂压力的方法与公式。实验与计算结果表明：当加载方向与弱面夹角为30°时岩石强度最低;Mogi-Coulomb准则因考虑了中主应力的影响而对围岩本体强度的估计更为有效;考虑层理弱面影响的井壁坍塌破坏区域明显增大,破坏位置也发生改变;取得最小坍塌压力值的钻井方向在空间中与层理面并非简单的垂直关系;空间中关于地应力主平面对称的井孔破裂压力相同。利用所建模型进行安全泥浆压力窗口的计算可为安全钻井以及斜井轨迹设计提供理论依据。     

弱层理面地层的井壁稳定性分析

研究了弱层理面地层的井壁稳定特征。首先,在斜井井壁应力、弱层理面的岩石强度、弱层理面法线与井壁最大主应力方向夹角的基础上,建立了考虑弱层理面的坍塌压力计算方法。其次,建立了在下半球投影图中表示不同井斜和井方位的坍塌压力以及层理面方向的方法,为研究井眼轨迹和层理面对井壁稳定性的影响创造了条件。最后,通过算例,全面分析了三种不同应力模式下,井眼轨迹和弱层理面对井壁稳定影响的规律。结果表明,弱层理面是弱层理面地层井壁稳定的主要控制因素,井眼轴线和层理面法线的夹角越小,井壁越稳定,夹角越大,井壁越危险。优化井眼轨迹是解决弱层理面井壁失稳问题的有效方法。     

基于直剪试验的页岩强度各向异性研究

 层理面的存在是页岩地层力学性质、强度特征和破裂模式表现出明显各向异性特征的根本原因,也是引起水平井井壁易失稳的重要原因之一。为分析层理面的力学性质及其影响下页岩的抗剪强度各向异性特征,开展不同角度页岩的直接剪切试验,并根据剪切破坏机制的各向异性和剪应力集中系数,从不同角度分析抗剪强度各向异性的原因,试验和理论分析结果表明：(1) 层理面是页岩地层的薄弱面,其黏聚力和内摩擦角明显小于页岩基质体,抗剪强度也最低,其剪应力–剪切位移曲线并没有表现出岩石剪切强度随滑动而弱化的特点,而是其残余摩擦力甚至还略大于抗剪强度。(2) 0°,30°,60°和90°四个方向中,页岩抗剪强度的最大值在60°时取得,且0°,30°和60°试样的剪应力–剪切位移曲线均表现出剪切强度随滑动而弱化的现象。(3) 页岩剪切破坏机制可分为沿页岩本体的剪切破坏、沿层理面张拉和本体剪切的复合破坏、以及沿层理面的剪切滑移3种模式;页岩抗剪强度的各向异性是由其剪切破坏机制的各向异性控制的。(4) 剪应力集中系数在一定程度上反映了岩石直接剪切时剪切承载力的强弱,可用来分析页岩抗剪强度的各向异性特征;不同方向页岩直接剪切时,剪应力集中系数仅与沿剪切方向的弹性模量和剪切层的厚度有关;相同法向应力下,90°试样的剪应力集中系数最大,抗剪强度最小,而60°试样的剪应力集中系数最小,抗剪强度最大。该试验和理论分析结果可为深入分析岩质边坡中滑动面的运动特征和页岩气水平井井壁稳定性等提供一定参考。     

黑色页岩力学特性及气体压裂层理效应研究

 气体压裂作为一种新型的无水压裂技术,对页岩气开采具有重要意义。为探究不同层理方向页岩气体压裂破坏机制,以彭水黑色页岩为试样,首先系统地分析其力学各向异性特征,并利用自行改造组装的高压气体压裂系统分别对轴向平行层理页岩和轴向垂直层理页岩开展气体压裂试验,研究层理方向对页岩的变形、强度、声发射特征和破坏形态的影响,揭示页岩气压致裂破坏的机制,讨论不同加载方式下层理效应对页岩破坏强度的影响。研究表明：(1) 黑色页岩的拉、压力学特征受层理方向影响明显,平行层理面加载页岩与垂直层理面加载页岩的抗压强度、抗拉强度、弹性模量、剪切模量之比分别为：138.22%,44.37%,169.17%,173.27%,泊松比受层理影响小。页岩平行层理面加载时,容易沿层理面产生张拉破坏;垂直层理面加载时,在层理本身发生剪切滑移破坏。(2) 轴向垂直层理面页岩的破坏气压、破坏时间分别是轴向平行层理面页岩的4.2和3.35倍,前者沿层理弱面发生拉伸破坏,后者以拉伸破坏为主,也有剪切破坏发生,其破裂面凹凸起伏明显。所有变形曲线呈非线性变化,垂直层理面页岩的变形大,其变形曲线出现异常拐点,侧向变形曲线呈下凹趋势;轴向平行层理试样的变形曲线相对光滑,侧向变形曲线呈上凹趋势。AE能率反映了轴向垂直层理页岩破坏更加剧烈。(3) 加载方式对页岩强度的层理效应系数影响显著,影响最大的是气体压裂试验,最小的是单轴压缩试验。     

层理对页岩水力裂缝扩展的影响研究

 层理、裂隙等结构面的存在是实现页岩气藏储层体积改造的前提。为分析层理对页岩水力裂缝扩展的影响,在各向异性材料裂纹尖端应力场分布特征的基础上,开展切口与层理呈不同方位的圆柱形试样三点弯曲试验,研究页岩断裂韧性的各向异性特征,并揭示其断裂机制的各向异性,进而根据真三轴条件下页岩水力裂缝的延伸规律,探讨了层理在页岩网状压裂缝形成过程中的重要作用,结果表明：(1) 各向异性材料裂纹尖端的应力场和位移场不仅由应力强度因子决定,还与材料的弹性常数有关;(2) 切口与层理呈crack-arrester,crack-divider和crack-splitter三种方位时,页岩断裂韧性在crack-arrester时最大,crack-splitter时最小,各向异性显著,而层理面开裂和断裂路径偏移是引起断裂韧性各向异性的主要原因;(3) 页岩层理的弱胶结作用使其断裂韧性较小,阻止裂纹失稳扩展的能力较弱,而在垂直层理方向,断裂韧性较大,阻止裂纹扩展的能力较强,当水力裂缝垂直层理扩展时,在弱层理面处会发生分叉、转向,且在继续延伸的过程中会进一步沟通天然裂缝或弱层理面而形成复杂的裂缝网络,达到体积压裂。研究结果可为深入认识页岩气藏储层体积压裂形成条件及机制提供一定参考。     

页岩气藏缝网压裂力学分析

采取岩石力学分析法,计算页岩气藏中天然裂缝张开压力和延伸后沟通压力,分析层理对岩石强度的影响,并给出层理薄弱面形成剪切裂缝的力学条件。结果表明:以前的设计所需井底压力较高,当考虑地层中天然裂缝的张开和延伸沟通后,在较低的井底压力下,就能够形成复杂的裂缝网络;页岩层理会降低岩石的整体强度,在一定的井底压力下,岩石发生破碎,有利于形成缝网;页岩层理薄弱面在较低的压力下容易产生剪切裂缝,这是页岩气藏形成复杂缝网系统的重要基础。因此,对于天然裂缝和层理比较发育的页岩气藏,可以不需要达到以往的较高设计和施工压力就能形成缝网。     

龙马溪组页岩的力学特性及破坏模式研究

井壁稳定性是页岩气勘探开发关键技术的核心问题之一。针对页岩井壁稳定问题,以四川盆地龙马溪组页岩为研究对象,结合实际钻井情况,开展了不同围压、加卸载模式、取芯角度、流体浸泡等一系列岩石力学实验,为页岩气的勘探和开发提供基础数据。研究表明:四川盆地龙马溪组页岩单轴抗压强度较高,脆性较强;卸载作用造成岩样破坏更加剧烈,破坏模式更加复杂;取芯方向与层理面夹角为15°时,岩样的抗压强度和内聚力最低,夹角为45°时,岩样的破坏最剧烈;流体浸泡使岩样的强度和内聚力大幅下降,岩样以剪切破坏为主,浸泡过油基钻井液的岩样的强度和内聚力损失最小;随浸泡时间的增长,岩样的内聚力和内摩擦角先快速降低后趋于平缓。     

蒙特利尔IN 2公寓

<正>IN 2项目位于加拿大蒙特利尔,是为两位当代艺术、戏剧与数字艺术的爱好者设计的住所。这是一处50年代建成的蒙特利尔小屋,整个设计就像一场创造性的实验,将艺术与日常生活紧密地结合在一起,同时又实现了住者的高度参与。通过运用组合的体块、视觉的突破、色彩的冲突与错觉艺术,建筑师模糊了空间的界限。黑与白的对立,现实与虚幻之间的游离,连接起了二维与三维世界,直至两者界限消散于空间之中。建筑师将艺术的参与感融     

近20年来我国建筑技术的创新

近20年来 ,我国建筑技术取得了显著成绩和突破性进展 :例如地基处理、深基坑挡土支护、基础大体积混凝土、模板脚手架以钢代木、结构工程中的粗钢筋连接、高强和高性能混凝土、高效钢筋和现代预应力结构等 ;钢结构和大型结构整体安装技术也已接近国际先进水平     

空间介质的柔化

工程名称：同济大学建筑城规学院远程教育教室设计：左琰　尤逸南照明顾问：沈迎九空调顾问：王永堂座落地点：上海市同济大学建筑面积：１２０ｍ２设计时间：２０００－０７竣工时间：２０００－１０教室是每个莘莘学子求学生涯中一段抹不去的记忆。多年来它总给人一种固定的刻板印象笨重的桌椅、生硬的讲台、冷峻的灯光和无法再简的装修,谈不上任何可亲性。教师和学生的沟通仅停留在较浮浅的层面上,环境丝毫没有作为媒介引发师生心灵上的默契。本案的目标便是要打破教室的乏味形象,软化空间,柔和视听,变教与学的过程为一种愉悦的体验…     

酒色光影LED在上海鹊尔斯酒窖的运用

上海鹊尔斯酒窖是一所专业的葡萄酒酒窖餐厅及会所,经营、展示着来自世界各地的顶级葡萄酒,同时还拥有五星级的厨艺团队,尽心为食客们促成美酒与美食的邂逅.五星级的美食美酒自然需要五星级的灯光照明,特别是高品质的葡萄酒需要高品质的灯光才能显现其优雅气质、醉人色泽、芬芳韵味.由莹辉照明应用中心(BLC)提供专业的LED照明完美契合酒窖餐厅气质,营造出妙不可言的光影与美食之旅.     

大象无形 浙江荣庄

建在浙江台州市郊的荣庄,集餐饮空间和私人会所于一体,为每一位到来宾客营造出不同的空间体验。它依山傍水,方圆百里林木丰茂。荣庄前大片的草坪更让人有回归自然的舒畅,几栋红砖黛瓦的房舍,造型质朴仿若农舍,气质清新,就像是从这片绿地里生长出来的一般,与周边的风景完美契合,展现了智者乐水,仁者乐山的人文情怀。     

1990年代北京市人口空间分布的最新变化

运用第五次人口普查数据 ,通过与 1 980年代情况的对比 ,剖析了 1 990年代以来北京市总人口、常住户籍人口和外来人口在市域、各圈层地域、各区县等不同地域层次上的分布及最新变化趋势 ,以求对新时期北京的城市规划和管理工作有所裨益。文章最后还综合了对北京、上海和杭州的最新研究成果 ,讨论了 1 990年代中国大城市郊区化的发展趋势     

岩石应力-水力-化学耦合过程研究进展

首先介绍国际合作DECOVALEX计划的概况和研究进展，阐述中国参加该合作计划研究的必要性和重要意义。对国内外在岩石应力-水力-化学耦合过程方面的主要研究进展进行简略概述，并重点总结了DECOVALEX计划Task_B及中国科学院武汉岩土力学研究所的研究课题组所取得的主要研究进展，包括：（1）开展了岩石应力-化学耦合条件下的单轴、三轴压缩试验、细观力学试验和CT扫描试验的系统研究和分析；（2）建立了岩石破裂过程的弹塑性和应力-渗流耦合细胞自动机模型，并用于对岩石声发射活动的Kaiser效应、Ⅱ类曲线的形成机制以及孔隙水压力对岩石力学性质的影响规律和细观机制进行了模拟分析等。上述研究成果对于岩石应力水力-化学耦合过程研究起到了积极的推进作用。     

自然中和艺术,自然中的建筑

美国诗人华莱士史蒂文森写过一首诗．叫做“瓶子的轶事”——这首诗闻名遐迩,可那只未露面的瓶子到底是什么样的7本没多少人在意．一位较真的建筑师偏偏上网把它找出来：据他说,这神秘的瓶子原来出身并不高贵．是一种加拿大出产的”一统牌”果汁的“特种宽口罐”（图1）．就像可以回收的汽水瓶子那般俯拾可得。诗人把这只瓶子置于田纳西的山巅．因此,它使凌乱的荒野／围着山峰排列／于是荒野向坛子涌起／匍匐在四周．再不荒莽……     

木材时代的现代设计芬兰Fiskars工艺美术家村2000年设计展

２１世纪是高科技时代，科技精英们无限的想象力在精密仪器和合成材料的辅助下几乎达到无所不能的地步，地球卜的人们在对未来充满信心的同时，也更着眼于开发外部空间。然而，任何事物都具有两面性，当人们欢呼高科技所带来的巨大成就时；各种灾难及潜在威胁对我们这个地球不断发出警告，大其是全球环境污染对人类所造成的生存威胁大为引人注目。越来越多的有识之士开始反思，而某些国家和地区早己付诸行动，这其中，芬兰各界对木制品的设计倡导运动是一个非常有代表性的例子。 芬兰人天生与森林为伍，至今仍自称是“刚从森林中走出来”。…     

空中楼阁 比利时梅赫伦S住宅

<正>房子是家的容器,但随着家庭成员的增多、孩子的成长,原先的房子显得越发拥挤。位于比利时梅赫伦的某个家庭也面临这样的问题,如何为成长中的小儿女提供更舒适的环境,同时亦能强化他们"同一屋檐下"的观念,成为家长关注的重点。比起