监测网一、二类同步设计的非线性交互式算法

鉴于监测网的一、二类设计的依赖性,两类设计分解算得不到整体最优值,笔将一、二类设计组合在一起同步进行,又考虑到监测网设计模型中绝大多数函数关系都是非线性的,提出采用两层非线性多目标交互式设计法进行监测网一、二类同步设计,使两类设计变量在一个数字模型中解算,获得整体最优值,这一设计模型和方法比已有方法更科学、更合理,可显提高监测网优化设计质量。     

表面形变精密测试方法的研究

本文在试样的表面制作出等间隔的平行线，作为反射式光栅，在激光束的照射下形成一列线阵分布的衍射光斑，并用线阵电荷耦合器件等组成的系统，测试衍射光斑间距及其变化量，从而高精度（μｍ量级）的为材料表面形变，应变等的测试，开发了一种具有近代光学测量的新技术。     

超深高温高压气井完井含伸缩管测试管柱的应力与变形特征

塔里木盆地MJ4井测试管柱长6 617 m,测试时井底压力为101.63 MPa,完井作业过程中管柱出现了塑性变形问题,迫切需要准确地确定管柱塑性变形究竟发生在完井作业的哪个阶段。为此,采用三维有限元分析方法,结合MJ4井坐封、压裂和试油3个典型的载荷工况,对管柱的变形和轴向应力分布进行了数值计算,总结了含伸缩管的完井测试管柱力学行为计算流程。研究内容主要包括:①提出了具有伸缩管的油管柱系统中伸缩管的伸长与闭合状态的判断依据,并给出了相应的计算原理和计算公式,计算了MJ4井油管柱伸缩管的伸长—闭合状态;②给出了水力锚咬合不良产生的封隔器环空附加压差载荷的分析计算方法,模拟了其对管柱系统变形行为的影响,指出了附加压差载荷对管柱的塑性屈曲变形有着重要的影响;③计算模型引入了侧向屈曲变形的限制,从而间接考虑了接箍刚度对屈曲变形的影响,计算分析了油管柱在各种载荷共同作用下的变形情况,得到的数值结果显示与观察到的变形现象相同。研究结果表明,MJ4井管柱的塑性变形发生在压裂改造施工阶段,各种形式的液体压力载荷及重力载荷是塑性变形的主要原因。结论认为,含伸缩管测试管柱的力学计算模型可作为优化施工和管柱系统结构设计的重要理论工具和分析手段。     

四川盆地威荣区块深层页岩气水平井压裂改造工艺

四川盆地南部威荣区块由于地质条件复杂、最大水平主应力和垂向主应力差异小、水平应力差值大、施工泵压高、敏感砂比低等原因,页岩气水平井的压裂施工面临诸多难题。为此,通过剖析该区深层页岩气水平井的工程地质特征及压裂改造难点,借鉴国内外页岩气水平井体积压裂的技术思路,确定了对该区页岩气水平井实施压裂改造的主体思路及技术对策,并在后续页岩气水平井的压裂改造中加以应用。研究结果表明:(1)威荣区块页岩气水平井采用常规压裂工艺形成的裂缝复杂程度低、整体改造体积偏小,射孔簇有效性难以保证,加砂强度低导致压裂后气井的稳产能力较差,并且难以应对套管变形井的压裂改造;(2)针对该区深层页岩气水平井的压裂改造难点,形成了"超高压、大排量、大液量、缝内暂堵转向、变排量"工艺、"分段多簇射孔优化+大排量"及"缝口暂堵转向"技术、"大排量、高黏度、低砂比、低密度、小粒径连续加砂"工艺和"连续油管快速处理+小直径桥塞、射孔枪分体泵送"的套管变形井压裂改造技术;(3)将所形成的压裂工艺应用于该区块5口页岩气水平井,压裂后获得的页岩气无阻流量平均值为26.11×104 m3/d,改造效果较好。结论认为,该研究成果可以为深层页岩气水平井的压裂施工作业提供借鉴。     

中国中西部地区关键构造变革期次及变形特征

中国中西部地区大型盆地都经历了多期构造运动,这些大大小小的构造事件对盆地的形成演化起到了不同的控制作用。晚古生代以来,中西部地区大型盆地的发展可分为晚古生代-早中生代的"北聚南离"过渡构造体制和中生代以来的陆内变格体制,盆地关键变革期总体受控于这2种构造体制,随所处构造位置不同,在变革期次以及变形特征上存在一定差异。总体存在2个关键期：一是海西晚期-印支早期,主要导致盆地完成海陆转变;二是燕山期-喜马拉雅期,这是中西部地区构造活动最为强烈的时期,也是主要构造主形成期,同时也大多对应着碎屑岩层系的主要成藏期和改造期,其变形特征主要表现为断裂-褶皱改造和差异抬升掀斜作用。     

真三轴应力条件下钻孔围岩稳定性及塑性区特性

为探究中间主应力对预制孔岩石力学性质的影响,基于自主研发的"多功能真三轴流固耦合试验系统",进行了等b等σ3试验。试验结果表明:主应力方向、中间主应力对岩石变形和强度特性均有较大影响。裂纹特征应力值随中主应力系数b的增加呈现先增大后减小的趋势;裂纹主要在垂直孔轴线方向发育并首先在较小的主应力方向发生破坏。几种条件下试样的强度均随中主应力系数的增大而先增大后减小。其中,最大主应力平行于孔轴线时强度最高,稳定性最好;在中主应力系数b较小时,中间主应力平行于孔轴线时强度最低,而b较大时孔轴线沿最小主应力时强度最低。基于广义平面应变理论,分析了中间主应力对孔周围塑性区的影响。     

基于图像匹配的无损变形测量

在传统网格法的基础上,给出一种基于图像匹配的无损变形测量新方法。该方法以图像的亚像素匹配为关键技术并采用虚拟网格的思想。在测量时,不用在待测物体表面预制任何标志,而是利用试件表面的数字图像的灰度特征形成虚拟网格,利用区域匹配算法完成全场的位移测量;再按照网格法中的应变计算方法得到位移转变成应变。典型拉伸实验证实,该方法与传统网格法的测量结果一致。     

钨丝/锆基非晶合金中钨丝微观动态变形特征

研究W丝/Zr基非晶合金复合材料在高速冲击过程中材料的宏、微观响应特性,以及热效应对非晶合金基体相的作用机制,高速冲击状态下非晶合金复合材料组织演化规律。结果表明:W丝/Zr基非晶合金材料受到复杂应力的作用发生强烈的变形,钨丝存在扭曲、颈缩、劈裂、碎化等多种破坏形式;同时由于Zr基非晶合金基体特殊的约束作用,也为钨丝产生多样化的变形提供了空间,Zr基非晶合金基体与钨丝之间的相互作用机制,是钨丝出现各种变形形式的基础。