页岩储层裂缝网络延伸模型及其应用

页岩压裂后水力裂缝与天然裂缝交织形成的复杂裂缝网络无法应用传统基于对称双翼裂缝的压裂模型进行几何参数模拟。借鉴双重介质油藏理论,将页岩改造体积划分为裂缝网格和基质2种介质,假设改造体积为椭球体,提出以主干缝和小尺度次生缝网络构建整个复杂裂缝网络的几何模型。主干缝几何参数以拟三维压裂模型为基础计算,次生缝参数通过椭圆函数进行计算,并对建立的数学模型进行计算分析。通过对美国Piceance页岩盆地储层改造设计的应用,证明了该模型同现场数据吻合较好。模拟结果发现:弹性模量越大,水平应力差越小;压裂液黏度越低,延伸比越大,则整个储层的改造体积越大;水平应力差对储层改造体积结果的影响最为敏感。天然裂缝分布越低,虽然改造体积较为理想,但由于牺牲了裂缝网络的复杂程度,因此有时并不意味着更好的改造效果。该理论成果可为页岩储层水力压裂设计及产能分析提供有效的技术支持。     

天然气水合物藏开采物性变化的流固耦合研究

将水合物分解效应融合到渗流场与岩土变形场的耦合作用中,建立了天然气水合物藏气、水两相非等温流固耦合数学模型,并开发了有限元程序。对墨西哥湾某水合物藏进行了实例研究,分析了储层应力状态、物性参数分布及动态变化规律。结果表明,水合物分解效应、流固耦合作用以及井眼效应是影响储层应力状态和物性参数的3个主要因素,其作用机理不同,影响程度和范围各异。其中,水合物分解效应是主要控制因素,会导致分解区储层有效孔隙度和渗透率显著升高,弹性模量和内聚力等力学性能大幅度降低;流固耦合作用对分解效应引起的物性及力学参数的变化趋势具有明显的抑制作用,同样不可忽视。     

烧结理论进展——2.烧结初期多种扩散机制耦合作用的烧结模型

在恒体积条件下给出了多种扩散机制耦合作用两球单元烧结模型的推导过程，编制了相应的计算软件，计算了铜在不同的粒度，温度，时间条件下的颈长方程和对心收缩方程。结果表明：在相同条件下，多机制综合作用颈长方程略高于表面扩散机制单独起作用的颈长方程；多机制综合作用的对心收缩小于只考虑晶界扩散和体积扩散的对心收缩。颈长方程的时间指数随时间的增加而变小。在不同烧结条件下各种机制对颈部物质的贡献存在很大差别。加速     

爆炸压裂下围压对井壁破碎效果的影响

针对爆炸压裂容易在井壁周围造成粉碎区、形成致密压实带的问题,进行了室内爆炸压裂模拟试验.试验结果表明,向试样施加围压后,爆炸压裂效果明显不同于常压下的爆炸压裂效果.试样在常压下进行爆炸压裂后,炮眼直径变大,炮眼周围区域粉碎效果明显;向试样施加一定围压后再进行爆炸压裂试验,粉碎区域消失,试样表面宏观裂缝数量增加,产生的裂缝较短,造缝效果明显好于常压下的爆炸压裂效果.以此为基础,重点考虑了围压对爆炸压裂效果的影响,分析了爆炸压裂时井筒周围岩石的受力情况,并根据分析结果推导了既能保证井壁稳定又能使井眼周围地层形成裂缝的边界条件,并通过室内试验对其准确性进行了验证.     

流水线调度问题探究

流水线作业是现代生产线最常用的技术,流水线调度问题是具有很强工程背景的典型NP完全问题。文中介绍了特殊情况下流水线调度的有效算法:Johnson算法;对于一般情况,介绍了两种启发式算法:CDS算法和Palmer算法。对这两种启发式算法的分析表明,在时间复杂度上,CDS算法比Palmer算法复杂。但大量实验测试表明,CDS算法的结果比Palmer算法更佳。所以,当需要快速获得一个近似解的时候,可以采用Palmer算法;当对解的结果要求比较高的时候,可以采用CDS算法。     

多场耦合作用下泥页岩地层强度分析

研究多场耦合作用下井眼围岩的强度变化问题。在石油钻井环境中，钻井液中存在多种化学成分，钻井液时刻与井壁发生作用，导致井眼周围岩石力学参数为时间的函数。在实验基础上得到岩石强度参数与含水量的关系，基于渗流力学理论，建立孔隙压力与岩石黏聚力及内摩擦角的关系，为研究化学作用对强度参数的影响提供前提，进而进行多孔介质多场耦合作用下的应力分析，建立化学作用对岩石强度参数影响的关系模型。所得结论可深化对泥页岩井壁稳定性的认识，具有一定的工程实用价值。     

诱导应力下天然裂缝的稳定性及破坏特征

为了探讨水力裂缝激活天然裂缝的力学机制,基于线弹性断裂力学理论,建立了水力裂缝扩展过程中天然裂缝面诱导应力场解析模型,分析了水力裂缝逼近条件下天然裂缝的稳定性行为及破坏特征。研究表明:天然裂缝的稳定性受到水平应力差、水平应力差异系数、孔隙压力、压裂液黏度及排量、逼近距离、天然裂缝空间展布及粗糙度等因素影响;逼近过程中天然裂缝可能同时出现张性和剪切滑移破坏,但更易发生剪切破坏,且剪切破坏区明显大于张性破坏区,破坏区也主要出现在倾斜天然裂缝的正半轴上,负半轴几乎没被激活;天然裂缝的失稳中心随着走向角的减小逐渐向正半轴移动,随着逼近距离减小逐渐向负半轴移动,其他因素对失稳中心影响很小。研究成果对体积改造复杂缝网形成机制的研究具有重要的参考价值。     

基于RFPA的砾石对砂砾岩破裂影响规律研究

为研究砾石尺寸及强度特征对砂砾岩裂纹扩展模式和力学参数的影响。采用岩石破裂过程模拟系统RFPA,建立了非均质的砂砾岩岩心模型,研究了砾石尺寸及力学性质变化对砂砾岩岩心抗压强度、杨氏模量、泊松比等弹性力学参数的变化规律。结果表明,随砾石尺寸的增加,岩心模型的泊松比与杨氏模量逐渐增加,强度先减小后增大,且不同砾石尺寸的岩心裂纹形态基本一致;随砾石强度的增大,岩石单轴抗压强度逐渐增大,而后基本保持不变,主要由基质强度决定。研究结果真实再现了砂砾岩裂纹萌生、扩展过程,得到了砾石尺寸及强度对岩心破裂的影响规律。     

天然气水合物藏物性参数综合动态模型的建立及应用

基于应力敏感性实验得到了储层渗透率、孔隙度和弹性模量等物性参数随有效应力的变化规律,结合现有水合物藏物性参数与水合物饱和度的关系模型,建立了水合物藏物性参数的综合动态模型。该模型全面考虑了水合物分解效应以及储层应力状态变化对物性参数的影响。水合物藏降压开采实例研究表明,水合物分解效应和储层应力敏感性是影响储层物性参数的两个重要因素。其中水合物分解效应起主要控制作用,造成水合物分解区储层渗透率和有效孔隙度明显增加,而弹性模量则明显降低;储层应力敏感性的影响覆盖整个压力波及区,其对物性参数的影响趋势与分解效应相反,因此对分解效应的影响具有一定抑制作用。     

主方向差应变地应力测量方法

常规差应变法测量地应力的实验难度较大。针对这一难题, 在常规差应变分析法的基础上, 首次将岩石波速各向异性特征与地应力方向相关原理引入到差应变分析实验中, 提出了一套简易可行的室内地应力测量新方法——主方向差应变分析法。该方法利用岩心波速各向异性特性确定水平主应力的方向, 按照该方向来制备差应变实验岩样并进行实验。将该方法的测量结果与目前广泛使用的精度较高的水压致裂法的测量结果进行比较, 二者吻合较好。实践证明: 主方向差应变分析法测量精度较高, 并较之常规差应变分析法降低了实验难度及工作量。