蠕变地层套管载荷分析研究

研究了蠕变地层中套管载荷的分布规律。首先，件下蠕变地层中套管的载荷。其次，采用有限元方法，将套管看成弹性支撑，采用解析方法确定了均匀地应力条研究了非均匀地应力条件下蠕变地层中套管的载荷。不论是均匀地应力还是非均匀地应力条件，经过足够长的时间，套管载荷都将接近于完全弹性解。同时，通过数值计算，得出了非均匀地应力条件下与现有套管载荷分布规律相反的结论。     

岩石结构的不稳定性和突跳现象

 将结构稳定性理论和方法应用于岩石力学问题。分别采用2个简单的力学模型,研究竖井开挖过程中岩爆的发生和逆冲断层地震。通过理论研究,对于竖井开挖过程,分析无量纲孔壁位移和孔壁压力构成的平衡路径曲线;对于逆冲断层,分析远场无量纲位移和约束反力构成的平衡路径曲线。岩石结构失稳属于极值点型失稳,岩爆和逆冲断层地震是2种不同类型的极值点型失稳。从平衡路径曲线上来看,竖井开挖中的岩爆是一种应力极值点型失稳,伴随有位移突跳;而逆冲断层地震是一种位移极值点型失稳,并伴有力的突跳。     

非均匀地应力场中套管载荷的理论解

利用弹性力学理论推导出了非均匀地应力条件下套管-地层系统的位移场、应力场和套管载荷的解析表达式.将非均匀地应力分解为均匀地应力和偏差地应力两部分,并用弹性力学方法分别对其进行求解,得出理论解,最后将两部分叠加得到非均匀地应力条件下的套管-地层系统的位移场、应力场和套管载荷.应用实例表明,套管径向压力载荷图形的长轴指向地应力场的最小主压应力方向.     

房山大理岩本构性质的实验研究

本文介绍了作者们在常规三轴试验机上对房山大理岩试件做的循环载荷试验以及主要的实验结果．在弹塑性理论的框架内对实验数据和资料进行了整理。得到了屈服函数和硬化规律的具体表达式，验证了弹塑性理论的模型能足够精确地反映大理岩材料的力学性质．     

利用套管变形测井资料反演储层应力场

利用套管变形资料估算测点地应力和反演储层应力场。首先,根据API标准确定套管挤毁压力,并根据地应力和挤毁压力的关系确定测点的均匀地应力或平均地应力。通过对套管和地层系统进行弹性分析,给出柔度比、位移比和应力比的关系;由套管变形资料给出位移比,而柔度比是由系统本身决定的,由此确定应力比;再结合平均地应力,估算测点的非均匀地应力。其次,以得到的测点地应力作为基础资料,利用有限元和最小二乘法外推储层区域应力场。最后,利用大庆葡北储层二断块的套管变形资料研究该区域的三维应力场,为分析该区域套管损坏提供判断依据。该方法为缺乏实测地应力资料的区域提供反演储层应力场的新途径。     

射孔对地层破裂压力的影响研究

射孔孔眼是沟通井筒和地层的通道，压裂施工中射孔参数的选择影响到施工效果，使用三维有限元模型结合岩石的抗拉破坏准则，系统研究了垂直井中射孔对于地层破裂压力的影响。考虑的射孔参数包括射孔密度、射孔方位角、射孔孔眼直径和射孔孔眼长度。通过计算分析得到了一些新的认识。主要结论包括射孔密度和射孔方位角是影响地层破裂压力的主要因素。射孔孔眼长度和射孔孔眼直径的影响不大。结论对于实际的射孔参数优化设计和压裂施工具有参考意义。     

KS结构的稳定性与底板突水机理

根据采场底板面体结构特征，建立了底板岩体的关键层（ＫＳ）结构模型。应用ＫＳ结构模型分析了采场底板突水机理，并取得了满意的效果。     

非均匀载荷下套管强度的计算

将非均匀地应力场中套管载荷和套管内应力分布的理论公式推广到包含内压的情况,并采用Tresca屈服准则和Mises屈服准则,分别推导了在忽略套管轴向载荷和考虑套管轴向载荷两种情况下套管强度破坏时挤毁压力的计算公式。引入等效外挤压力概念,使该公式与标准API公式在形式上完全一致。计算结果表明,在非均匀载荷情况下,套管强度破坏的危险性会增加。     

蠕变地层中套管的附加载荷

研究了地层的蠕变特性对油水井套管载荷的影响。首先将套管看作纯弹性,套管的蠕变载荷从零开始,随时间增长而增大,在经过充分时间后,它趋于一个稳定的即最大的载荷分布,这个载荷分布在数值上不超过原场最大水平主应力值的2倍。对蠕变地层中套管的选用有重要的参考价值。     

地层温度对注水井井壁开裂的影响

研究了注水井将大量温度较低的地面水注入高温油藏使地层的地温度场发生变化。据此,分析了这些变化导致的热应力引起的附近应力对注水井井壁开裂条件的影响,并建立了常注水量条件下注水井的井壁开裂准则。研究结果表明:热诱导应力必须加以考虑;在给定的一组数据下,由于热效应开裂应力可减少16%。