兖州矿区立井井壁破裂的原因分析及防治

针对兖州矿区有８ 个生产井筒发生井壁破裂事故的问题,在进行调查、治理和分析近期监测资料的基础上,详细研究了本区井壁破裂的原因,认为由于第四系下组水位的强烈疏降引起砂层压缩所产生的垂向附加应力与井壁自重应力之和大于井壁混凝土的强度是导致井壁破裂的最根本原因,提出了可以用ｅ－ｐ 曲线法、ｐｗ －ｆｎ 法和模糊聚类评判法预测井筒的稳定性,同时提出了井筒破坏的防治措施．     

深厚表土中井壁结构破裂的力学机理

建立了深厚表土中钢筋混凝土井壁结构破裂的弹塑性理论,利用大型通用结构分析软件ＡＮＳＹＳ进行了井壁结构的弹塑性数值模拟计算,得到在水平地压、井壁重力以及随时间不断增大的竖直附加力的共同作用下井壁结构内部应力、应变的动态变化过程,探讨了深厚表土中井壁结构破裂的力学机理以及裂缝出现的位置和扩展过程,为井壁破裂的治理和预防提供了理论依据．     

井壁稳定性的断裂损伤力学分析

为了研究石油工程中的井壁失稳问题,将断裂力学和细观力学相结合,给出了一种新的计算方法.根据断裂力学和微观损伤力学原理,研究了脆性岩石中含微裂纹的扩展条件、扩展方向和变形机理.由井壁附近的应力状态和岩石破坏准则,建立了井壁坍塌和地层破坏的力学计算模型,并对井壁稳定性的问题中的井壁坍塌和地层破坏进行了定量的分析,确定了钻井液密度的范围.所给出的计算结果与传统的油井工程中采用的摩尔-库仑准则所得出的结论相同.同时通过细观力学分析和考虑岩石断裂韧性的影响,提出了岩石的内禀断裂应力的概念.此概念将揭示岩石变形机理的本质,并为钻井工程设计提供理论参考依据.     

反分析法确定固结过程中土的力学参数

本文结合有限单元法和数学规划法提出一固结问题的反分析方法。该法可用于根据地基固结过程中测得的位移值和孔隙水压力值反算地基土的非线性模型的参数和渗透系数。论文中采用一个具有四参数的非线性弹性方程。然后,通过一些算例对该方法进行了验证。最后,采用该法对联邦德国一个土堤工程进行了反分析。根据土堤建设阶段的沉降观测资料确定了堤基土层的变形参数和渗透系数。     

川东自流井地层岩石力学参数的实验研究

用岩心实验的方法对川东地区自流井地层岩石进行了研究,获得了井壁稳定力学模型中的相关参数,建立了岩石抗剪强度破坏条件,为力学模型的求解及确定平衡压力当量密度提供了可靠的数据,平衡压力当量密度的理论计算结果与实钻资料吻合。为该地区钻井液密度的正确选取提供了理论依据和设计方法。     

特殊地层条件下井壁破裂机理与防治技术的研究（之三）

对井壁破裂后抢险加固技术措施及治理已破裂井壁的开卸压槽技术和井内破壁注浆加固地层技术进行了综述．通过模拟试验，研究了注浆加固地层法防治井壁破裂的可行性．结果表明，该方法能大大减小井壁竖直附加力，从而可根治井壁破裂．最后，指出了进一步研究的内容及方向．     

各向异性地层井壁应力的孔隙弹性力学—化学耦合模型

针对各向异性地层任意倾斜角的井筒,建立井壁应力的孔隙弹性力学—化学耦合数学模型,并推导得到井壁应力分布的解析解.研究发现,该解可退化为文献已报道的横观各向同性情形的解析解,这在一定程度上验证了模型和解析解的正确性.基于该解析解开展算例研究.结果表明,井斜角、各向异性力学参数以及溶质扩散都会引起井壁应力的明显变化,进而对井壁稳定性造成较大影响.提出的模型具有通用性,能反映地层实际情况,可用于井壁稳定性分析,从而高效指导钻井设计和压裂设计.     

细观损伤力学在气体钻井井壁稳定性研究中的应用

用RFPA2D软件建立气体钻井井眼稳定的损伤力学模型,通过跟踪声发射信号研究井壁围岩在应力下的损伤演化,从细观损伤力学的角度探讨气体钻井时井壁围岩的损伤演化,以及转换介质后井壁失稳的原因。研究发现,气体钻井时井眼周围一定范围内出现损伤区,损伤区内形成微裂纹和裂缝,转换介质后由于泥浆渗入、压力波动而导致损伤区坍塌。     

土与结构接触面单直剪试验力学性质研究

基于高应力下土与结构接触面单直剪试验结果,从接触面本构关系、接触面剪切刚度及接触面摩擦角等方面研究了高应力下单直剪试验接触面的力学性质差异。结果表明:高应力直剪过程中剪应力-剪切位移具有非线性弹性特征,可用双曲线模型描述,而单剪条件下两者可用非线性弹性-理想塑性表征,双曲线模型的本质特征与单剪试验数据不吻合;直剪试验中接触面剪切刚度未减至零,而单剪试验中接触面剪应力达到抗剪强度后接触面保持零剪切刚度状态;高应力单剪试验条件下土与结构接触面的强度准则更适合用无黏聚力的莫尔-库仑强度准则表示;两种剪切试验条件下,影响因素对接触面初始剪切刚度的影响不尽相同;借助Taylor基于Davis关系式提出的接触面流动法则,给出了高应力下单直剪接触面摩擦角差异的理论解释,试验结果印证了该分析的合理性。     

疏水围土中立井井壁破坏机理研究动态与井筒结构力学构想

综述了疏水围土中立井井壁破坏机理的研究成果．在此基础上,对建立疏水围土中立井井筒结构力学体系提出了构想：一是载荷的分类与计算,包括初始载荷、井壁负摩擦力以及变温荷载等;二是井壁的应力分析,探讨了各类载荷下井壁工作应力计算的合理模型．     

含水层加固后井壁与围岩相互作用的数值分析

用有限元法对含水层注浆加固前后井壁竖直附加力的大小及其变化规律进行了深入分析和研究,得出了注浆加固宽度、加固距离、含水层固结压缩量等参数与井壁附加力及其折减率的关系．结果表明,井壁附加力折减率与含水层加固宽度呈线性关系;与加固距离呈二次非线性关系,加固宽度一定时,存在一个最佳加固距离;井壁附加力折减率与含水层疏水压缩过程无关．     

厚表土层湿土结冰温度与冻结壁厚度确定的研究

用研制的冰点仪，对含水土的结冰温度与赋存深度、含盐量和含水率的关系进行了实验研究．获得了含水土结冰温度与诸参数的关系，给出了求算结冰温度和判定冻结壁实际厚度的方法和计算公式．     

深厚冲积层中冻结井外壁钢筋应力的实测研究

介绍龙固副井冻结井外壁钢筋应力的测试方案，分析温度及约束作用对钢筋计测值的影响和不同方向配筋的应力测值变化规律．结果表明：受水化热高温的影响，外壁钢筋首先经历压应力急剧增长阶段，而后竖向及径向钢筋压应力随着井壁降温而逐渐减小，最终处于拉应力或低水平的压应力状态，而环向钢筋则始终处于压应力状态；环向钢筋的应力主要受冻结压力控制，而竖向及径向钢筋的应力主要受温度影响；鉴于深厚冲积层冻结压力增长迅速，外壁竖向钢筋可按承担3d内施工的井壁段自重，取15m高度的井壁段进行设计，从而有效地减少竖向钢筋的配筋率；而环向钢筋应尽号靠近鼻壁内侧配置，以提高井壁的水平承载力。     

卸荷板式挡土墙卸荷板底部的土压应力分析

卸荷板式挡土墙有自身的许多优越性,常用于工程设计中。本文采用极限平衡法和数值模拟对卸荷板底部的土压应力进行了分析,从理论上得出卸荷板底部的土压应力系数,对实际工程设计具有一定的参考价值。     

黄淮地区井筒破裂致因分析及防治措施

通过对黄淮地区井筒破裂现象的案例分析,发现这一地区的井筒在破裂位置、破裂时间及破裂形态等方面存在诸多相似点,透过这些表象从理论上对破裂原因作了分析,得到“表土沉降和温差所引起的负向摩擦力是井筒破裂的重要致因”这一结论,并针对性地提出具体而简单可行的防治措施。     

Fe-C系活度相互作用参数与温度的关系

实验测定了不同温度下,C在Fe-Mn熔体（xFe=0.102 3～0.789 9,xMn=0.055 1～0.638 0）中的溶解度。应用Gibbs-Duhem方程,结合实验结果,引用文献报道的实验数据,通过严格的热力学推导与计算,获得1448～2033 K范围适用的Fe-C系中εC^C,ρC^C和ρC^C,C与温度的关系式分别为εC^C=-3.016 8＋11 046.626 4/T,ρC^C=43.639 2-5 523.313 2/T和ρC^C,C=-28.087 2。计算结果表明,这些关系式既能满足Gibbs-Duhem方程的必要条件εC^C＋2ρC^C＋3ρC^C,C=0,又能满足C含量高时体系稳定的必要条件1＋εC^CxC＋2ρC^CxC^2≥0。     

植物细胞壁的物理参数对其力学响应的影响

在已经建立的植物细胞力学模型的基础上,不考虑细胞液的渗透作用,利用数值仿真的方法,讨论了细胞壁的物理参数对细胞力学响应的影响.结果表明:细胞壁的物理参数对细胞的力学响应影响较大,细胞的内压、穿刺力等随着细胞壁物理参数的增加而增加.研究结果为实验数据分析、实验方案的设计、分析细胞的力学特性等提供参考依据.