土的层理对抗剪强度的影响

本文分析了土的层理对抗剪强度的影响,提出了合理测定抗剪强度的方法。     

切削和侵入作用下层理岩层破碎机理浅析

层理岩层是石油钻井中经常遇到的一类地层,特别是在页岩气开采过程中,所钻页岩属于典型的层理岩层。研究层理岩层在钻齿作用下的破碎机理对于控制井眼轨迹、优化钻进参数、提高钻进效率都有很大指导作用。在以往岩石破碎机理研究中,一般多假设岩石介质为各向同性;但是对于层理岩层,由于其表现出强烈的强度各向异性特征,各项同性假设不再适用。本文利用离散单元方法(PFC2D)建立了钻齿与层理岩层相互作用模型。研究了层理岩层在钻齿切削和侵入过程中的破碎情况、裂纹的扩展情况以及钻齿受力情况。研究表明:切削力根据层理倾角分为高切削力区和低切削力区;液柱压力的存在对裂纹扩展有抑制作用,增大切削力;在岩石侵入过程中,层理的存在改变了裂纹的走向,当主裂纹扩展至层理处时,裂纹不再向岩石内部扩展,而是朝着层理的方向扩展。     

层理对岩石抗压强度影响解析

针对目前层理对岩石抗压强度造成的影响,本文从实践角度出发,分析了层理对岩石抗压强度的作用机理与现状,并提出了采用室内试验与数值模拟试验相结合的方式,来降低含有层理不连续体的作用影响。结果表明,只有综合室内试验与数值模拟试验,才能提高分析层理面对岩体力学性能影响分析的准确性。     

基于模糊算法的岩心图像层理特征提取

在岩心图像的分析中,提取图像的层理特征,对于识别岩石的层理类型,完成对获取的岩心图像进行自动识别十分重要。本文介绍了Pal.King算法,并且针对岩心图像的多数像素点处在低灰度级的特点,使用最大类间方差法(Otsu)得到Tr变换中的最佳隶属度的阈值,根据阈值建立自己的隶属函数G和G~(-1);同时对Tr变换增强后的空间域图像进行平滑处理,减少噪声对层理边缘提取的影响。实验结果表明,该算法提取岩心图像层理特征效果较好。     

水平层理缝岩石物理建模及其地震响应特征

裂缝介质的岩石物理建模及其地震响应特征分析,是利用地震资料进行裂缝性储层预测的重要基础,通过岩石物理建模可以建立起有效的地震反演及储层描述方法。针对非常规页岩油气储层具有的水平层理缝特征,开展了岩石物理建模方法及其地震响应特征研究。利用实际岩样数据与测井数据,采用Voigt-Reuss-Hill（VRH）边界和等效自相容近似（SCA）理论,将非粘土、粘土、孔隙和流体进行组合得到岩石背景介质;结合实际裂缝产状和发育规律信息,通过Chapman多尺度裂缝岩石物理模型引入水平层理缝;采用传播矩阵方法正演得到地震响应。基于此,结合实际工区资料,形成了一套基于多尺度裂缝岩石物理模型的水平层理缝建模方法及技术流程,并在江汉油田页岩油储层中进行了应用研究。正演结果表明：页岩储层的水平层理缝较发育,地震响应具有明显的频变特征,而且水平层理缝的裂缝长度与裂缝密度是影响其地震各向异性最重要的参数,以上参数可以很好地应用于水平层理缝地震预测中。     

软弱地基中水泥类化学灌浆机理初探

本文阐述了软弱地基的土质特征,并从水文工程地质理论观点出发,对软弱地基中水泥类化学灌浆固结机理进行探讨。     

焦石坝页岩气储层水平井井壁失稳机理

焦石坝区块页岩气储层岩石层理发育,导致页岩强度各向异性特征明显,钻井过程中易发生井壁失稳问题。为此, 采用龙马溪组井下岩心开展直接剪切和三轴实验,结合单组弱面强度理论,建立了页岩强度各向异性表征方法;综合页岩强度各向异性表征方法、井壁应力分布模型,建立了页岩井壁坍塌压力计算方法;最后,以目标井JY1HF 井为例进行了实例计算与分析。结果表明:龙马溪组页岩发育了大量软弱层理,沿软弱层理剪切滑移是井壁失稳的主要力学机制;钻井液浸泡后页岩强度出现劣化,但强度劣化效应并不十分显著;常规模型计算的坍塌压力随着井斜角增加而减小,文中模型计算的坍塌压力随着井斜角先增加后减小,且计算结果与实际情况更加吻合;页岩薄弱层理的剪切滑移是井斜井段井壁垮塌的关键,而强度的劣化并不是主控因素。研究结果可为礁石坝区块和其他地区页岩气井钻井设计、轨迹优化等提供参考。     

含层理构造的非均质片麻岩巴西劈裂试验及离散单元法数值模拟研究

 为了研究岩石各向异性及非均质性对其破坏形式的影响,对含层理构造的非均质片麻岩进行了多组加载角度的巴西劈裂试验,获得不同层理方向片麻岩试件“抗拉强度”。其计算“抗拉强度”随着层理方向与加载方向夹角减小而迅速减小,当层理方向平行于加载方向时,计算“抗拉强度”可认为是片麻岩软弱层理面间的抗拉强度;当层理方向垂直于加载方向时,计算“抗拉强度”可认为是片麻岩岩石矿物基质的等效抗拉强度;当层理方向与加载方向夹角小于90°时,则属于拉–剪复合破坏形式,是片麻岩各向异性和非均质性共同作用的结果,此时对计算“抗拉强度”的应用需要特别谨慎。用UDEC程序建立离散单元数值模型,利用随机分布的条状块体集合,通过设置层理界面和矿物颗粒之间的接触参数,模拟层理构造对片麻岩破坏的影响。数值模拟与试验结果吻合较好,解释了劈裂破坏形式产生的机制,揭示岩石在荷载状态下的破裂过程是裂纹从萌生初期的无序分布,到受微观构造影响而有序集中的自组织过程。     

层理倾角对岩石力学与声发射特征的影响研究

层理倾角对岩石受载下的力学性质和声发射特征有重要的影响。通过对0°、15°、30°、45°、60°、75°、90°倾角试样的单轴压缩模拟试验,获得了层理岩石抗压强度、破坏模式、声发射振铃数等随层理倾角的变化规律。研究结果表明:1随着层理倾角的增加,试样单轴抗压强度存在着先增大后减小又增大的过程;2大致分为3种破坏模式,15°和30°倾角试样劈裂与剪切破坏并存,以劈裂破坏为主,属于先基质后层理型破坏;45°、60°、75°倾角试样劈裂裂纹相对较少,剪切破坏显著,属于先层理后基质型破坏;0°和90°倾角试样出现大断口,属于局部强烈基质型破坏;30°、15°、30°和90°倾角试样声发射静默期长,活跃期短,其最大声发射数大,声发射增长速率快;而45°、60°和75°倾角试样静默期短,活跃期长,其最大声发射数小,声发射增长速率慢。