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。     

单个磨料颗粒冲击金属材料深度计算模型

研究了单个磨料颗粒冲击金属材料的侵入深度问题,结合不可压缩应变硬化弹塑性材料空腔膨胀理论与颗粒运动微分方程,建立了球形颗粒与圆锥形颗粒侵入深度的计算模型,并给出了侵入深度的解析解与数值解。计算结果表明,针对球形颗粒,当颗粒速度小于200 m/s时,计算结果与数模结果和根据文献[6]计算出的结果均吻合;针对圆锥形颗粒,当速度小于200m/s时,计算结果与数模结果吻合,而与根据文献[7]计算出的结果相差较大。该项研究成果可为磨料射流切割理论的深入研究提供一定的借鉴作用。     

利用测井资料综合预测岩石可钻性的试验研究

岩石可钻性是钻头选型、提高钻井效率的基础，利用测井资料预测岩石可钻性是行之有效的手段。通过室内试验，重点研究岩性、密度和泥质含量对岩石可钻性的影响规律。在已有的可钻性与声波时差关系模型基础上，考虑不同岩石岩性、密度和泥质含量对其可钻性级值的影响，建立了新的岩石可钻性综合预测模型。经验证，该模型预测精度较高，能满足工程需要。     

岩石物理学的未来：计算方法与实验室试验

本文提出了虚拟岩石物理实验室的一种新用途，它作为一种务实的方法，可在不损害岩样的前提下来改善对岩石的量化和了解。     

高频振动钻具冲击下岩石响应机理及破岩试验分析

为了研究深井、超深井硬地层中高频振动冲击钻井的破岩机理及破岩效果,基于机械振动原理,建立了高频振动激励下有限深度范围内岩石稳态振动响应的幅频特性模型,分析了井底岩石的响应特点。通过PDC钻头的旋转、高频振动冲击的联合破岩试验,分析了转速、频率等参数对振动冲击钻井机械钻速的影响。结果表明:随着振动冲击激励频率增大,机械钻速逐渐增大;振动冲击激励频率为1 400~1 500 Hz时,机械钻速达到最大,与无振动冲击激励相比增幅为93.5%~106.3%。理论研究和试验结果都证明,高频振动冲击能够降低岩石抗钻能力,提高破岩效率。      

海上油田水力冲击压裂酸化技术研究与试验

为解决海上油田增产技术措施单一的问题,进行了水力冲击压裂与酸化联作技术研究与试验.基于可压缩形式的纳维-斯托克斯方程和连续性方程建立了水力冲击压裂压力波模型,编制了高精度模拟软件,优化设计了海上油田?244.5及?177.8 mm套管井的耐酸联作工具,并对冲击片和冲击室等部件进行改进,从而提高工具的稳定性、安全性以及耐...     

致密储层岩石的微观结构和力学性质试验分析

以致密砂岩为研究对象,利用美国GCTS公司研制的RTR-1000型静(动)三轴岩石力学测试系统对川中某气田和苏里格气田储层致密砂岩进行了模拟地层条件的岩石力学性质测试,获得了致密砂岩在储层条件下的弹性模量、泊松比和抗压强度等岩石力学参数。采用岩石显微组构分析和岩石力学试验相结合的方法,探讨影响岩石力学性质的因素,为该类型储层条件下岩石力学性质的研究提供了一些基本参数。     

塔河油田托甫台地区岩石力学参数和地应力试验研究及其应用

针对塔河油田托甫台地区碳酸盐岩油藏高温高破裂压力特点,基于储层岩石力学参数试验和地应力室内试验,得出塔河油田托甫台地区6000m以下碳酸盐岩地层的平均弹性模量为39.23GPa,平均泊松比为0.268.最大主应力方向为64～91°;通过差应变法,得到地层的垂向应力梯度为0.025MPa/m,水平最大主应力梯度为0.02...     

粒子射流冲击破岩喷嘴的参数优化与试验研究

在粒子射流冲击破岩过程中,喷嘴作为粒子和水射流的核心加速装置,其加速能力决定了破岩效果的好坏。针对锥直型、等变速型和流线型喷嘴,建立了粒子和水射流在喷嘴中的加速模型、压降模型以及能量转换效率数学模型,通过数值模拟分析了不同喷嘴对粒子水射流加速能力的影响,对喷嘴的流道类型及尺寸进行了优化,依据优化结果对研制的喷嘴进行了破岩试验和流场仿真。分析结果表明:收缩段长度为15 mm的等变速型喷嘴具有较高的加速能力和能量转换效率;研制的喷嘴可应用于粒子冲击钻井破岩工艺。所得结论可为粒子射流冲击破岩装置的现场应用提供参考。     

粒子冲击钻井技术理论与现场试验

粒子冲击钻井技术作为高效破岩的前沿技术,有望成为一项解决高研磨性地层钻井速度慢的新型破岩技术,先导性试验评价是理论研究成果进入工业化应用阶段之前不可或缺的重要环节。为此,开展了粒子射流冲击破碎大理岩的室内实验,在粒子射流速度大于100m/s,冲击频率约为500万次/min的实验条件下,粒子射流的破岩体积是水射流破岩体积的3~4倍。进而设计了粒子钻井的工艺流程,研制出与之配套的粒子注入系统、粒子冲击钻头及粒子回收系统,其中关键设备高压粒子罐工作压力为30MPa,磁选机的处理量介于70~120m3/h,渣浆泵排量为65m3/h,满足了粒子钻进的安全均匀注入与粒子高效的回收。在四川盆地龙岗气田022-H7井的上三叠统须家河组高研磨性的砂岩地层中成功地开展了第1次现场试验,试验井段比该井上部井段的机械钻速提高了92.7%,表明该技术在提高钻井速度方面具有广阔的应用前景。     

岩石热开裂影响因素分析

室内大量岩心的实验结果表明，岩心经过高温热处理后，其渗透率、孔隙度等参数会发生较大的变化且这些变化存在一定的温度界限，不同类型的岩心具有不同的温度界限。从这些实验结果出发，对影响岩石热开裂的因素进行了初步的探讨和分析。     

压裂液返排率的理论计算

压裂液返排率是评价压裂效果的一个重要参数,而返排率的求取往往是压裂施工结束后现场液体收集得到,缺乏相关理论模型进行预测。为了丰富压裂设计及评价理论体系,从压裂液返排机理出发,考虑裂缝闭合前后压裂液返排不同的返排过程,根据物质平衡原理、岩石力学和渗流力学,建立了返排率计算的数学模型,分析了地层渗透率、孔隙度、裂缝导流能力、破胶压裂液黏度对返排率的影响,计算结果表明,地层孔隙度对压裂液返排率影响较小,破胶压裂液黏度、裂缝导流能力、地层渗透率对返排率影响较大,提高破胶压裂液黏度和裂缝导流能力对于返排率的提高有重要的意义。     

均质多层油藏定压封闭边界灌注试井模型精确解及其计算

提出了均质多层油藏定压边界及封闭边界灌注试井模型，给出了模型的Laplace空间解及实空间的精确解，并利用两种空间精确解进行了数值运算，将数值解进行了比较，验证了所建立的模型及其两种空间解的准确性。     

两种漏失压力计算模型的比较分析

钻井液发生漏失是多因素共同作用下的复杂问题，如何采用合适的计算模型来确定漏失压力的值一直以来都是一个难题。为解决此问题，在分析两种漏失种类的基础上，分别建立了漏失压力的力学模型和基于统计的漏失压力计算模型，并就两种模型的计算结果进行了实例计算分析，认为漏失压力的大小与压差有比较明显的关联性，压差越大，漏失速率越大。利用基于统计的漏失压力计算模型比漏失压力的力学模型得到的结果好，与现场实测数据相符合，具有较强的实用性。     

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本文提出一种用于计算高压天然气粘度的数学模型。使用本模型时,先求解天然气密度,再计算天然气粘度,在广泛的温度(37.8～171℃)、压力(0.69～55MPa)范围内,用本模型进行考核计算;模型计算值与实测值可很好地相符。     

环空带压井泄漏量计算新方法

气井完整性理念的逐步推广使得各大油气田越来越重视环空带压气井的完整性管理与评价。环空泄漏速率是气井完整性评价的关键参数之一,但高温、高压、含酸性气体气井的泄漏速率测量风险及成本较高,现场操作中难以获取。为了获取气井井底泄漏速率参数以辅助完整性评价,文章基于安全阀泄漏模型和小孔泄漏模型,结合环空带压气井井身特征,从模型机理角度分析其应用于环空泄漏速率计算的思路,并明确了模型参数。通过实例井计算对两种泄漏模型的应用进行了对比,验证了其合理性及可行性。文章研究内容为环空带压气井的泄漏量评价提供了理论依据,为气井完整性管理研究发展起到了促进作用。     

一阶导数法判断压力导数曲线上"凹陷"的类型

对压力导数曲线上“凹陷”类型的判断，关系到相应试井解释模型的选择，所以十分重要。首先介绍了双孔介质试井解释的物理模型和数学模型，给出了分别考虑表皮系数、井筒储存和变井筒储存条件下的压力计算方法，然后对双孔介质定井筒储存和变井筒储存情况下的压力及压力导数曲线特征进行了分析，提出了一种对双孔介质窜流在压力导数曲线上引起的“凹陷”和由于变井储而在压力导数曲线上引起的“凹陷”进行有效区别的方法——一阶导数法，并说明了其原理。该方法在塔河油田的现场应用结果表明，一阶导数法简单易用，特征明显，可以对两种不同情况引起的“凹陷”进行较为明确的判断。     

爆燃压裂油井产能计算模型与增产效果分析

为了进一步提高爆燃压裂工艺设计与效果预测水平及工程应用效果,基于爆燃压裂原理和油藏渗流理论,利用保角变换方法,建立了爆燃压裂油井产能计算模型(包括流体从油藏边界渗流到爆燃裂缝的渗流外阻模型,和流体在裂缝中渗流入井的渗流内阻模型)并编制了计算软件。以低渗油藏油井F31-10井为例,计算、分析了油藏参数和爆燃裂缝参数对爆燃压裂油井增产效果的影响规律。研究结果表明:爆燃裂缝长度、裂缝数量和爆燃裂缝导流能力对油井增产效果有影响,影响程度由大到小依次是爆燃裂缝长度、裂缝数量和爆燃裂缝导流能力;在爆燃裂缝长度和裂缝数量一定的条件下,存在一个最佳的爆燃裂缝导流能力;爆燃压裂后油井增产倍数为1.365~2.115,且增加爆燃裂缝长度和爆燃裂缝数量比增加爆燃裂缝无因次导流能力对增产更有利。      

角点网格传导率计算技术研究

油藏数值模拟中广泛采用的笛卡儿网格在描述地质条件复杂的油藏时存在较大的局限,特别是不能逼近裂缝复杂的边界形状。针对这一问题,研究了角点几何学在传导率计算中的应用并建立了数学模型。提出了一套以非结构网格为基础的计算传导率的方法并编写了程序,通过数值模型验证了该方法的可行性,取得了预期效果。