滑动层对上部基础施工温度应力影响的有限元分析及应变监测研究

工程实践中,滑动层合理设置对减少大体积混凝土施工裂缝有着不可估量的作用,核电站安全壳基础设置防水层兼做滑动层也不例外。影响混凝土施工裂缝的因素很多,但根本且直接原因还是温度应力、收缩应力水准和抗裂措施的问题。影响施工应力水准的因素同样很多,如混凝土基础浇筑的体量、基础形式、混凝土用胶凝材料水化热大小及水化速率、养护措施以及滑动层的滑动能力等等。正是基于核电站安全壳基础的施工研究,建立滑动层及整体结构的有限单元模型,开展滑动层对上部结构的温度应力有限元分析,同时进行混凝土浇筑过程中的应变监测研究。理论分析结果表明:滑动层滑动能力对混凝土温度应力水准有直接的贡献作用,同时通过实测与理论结果对比分析,能为滑动层的滑动能力特性建立量化模型,为批量化的CPR1000核电工程基础或类似工程理论分析提供可行的方法和经验参考。     

煤层气勘探开发的理论与技术发展方向

世界能源价格的高涨、瓦斯引起的恶性矿难事故、温室气体减排压力等促使国内外日益重视煤层气的开发。在技术、资金、政策等因素共同影响下,美国煤层气产量2007年达到495×108m3。我国拥有更大的煤层气资源量,因勘探开发技术落后,产业发展一直受到限制。文章从煤层气勘探开发技术历程出发,全面系统分析了国内外煤层气勘探开发理论、技术及装备现状与存在问题,指出煤层气勘探开发各项技术的发展方向与趋势,并提出相关建议,为处于关键时期的煤层气产业的发展提供宏观部署和决策依据及技术引导作用。     

煤储层流速敏感性“气液等效”评价方法

油气储层的敏感性评价是合理制定钻采技术措施和储层保护原则,防止储层伤害的基础,而储层临界流速的确定又是其他敏感性评价的前提。流速敏感性评价通常采用模拟地层水进行,而对于气藏,尤其是煤层气的开采不同于常规油气储层,大多渗透率低,且存在排水和采气两个环节,因此现有的液测岩心流动实验的评价方法无法对其进行全面、有效的流速敏感性评价。为此,以动能定理为依据建立了“气液等效”的流速敏感性评价新方法,使得气测法和液测法取得的临界流速能够进行等效替代,并充分考虑气体滑脱效应,推导出了气测法确定临界流速的计算方法,从而建立了煤层气储层流速敏感性气测实验方法。实验结果表明,气测法能够应用于流速敏感性评价中,且临界流速的推导结果与液测法结果误差在20%以内,具有较强的参考性,适合于煤储层的流速敏感性评价。     

单井筒水平井欠平衡钻井技术研究

通过总结多分支双井筒注气欠平衡及单井筒水平井气水同注欠平衡实践经验,参考双井筒注气欠平衡原理,完成了单井筒水平井同心管注气欠平衡井身结构设计,建立了同心管注气欠平衡注气点压力计算的物理模型及多相流计算模型,并编制了计算软件。研究成果可用于单井筒水平井欠平衡钻井井身结构及施工参数的优化设计,为该技术的试验及应用奠定了基础。     

吉X井煤层气绒囊钻井液实践

吉X井二开井段530.00~616.00 m为高压水层,780.00~860.00 m井段有80 m砾石层,目的层山西组地层压力系数0.55~1.00,太原组0.67~1.03,不同压力系数共存同一裸眼。采用膨润土钻井液、聚合物钻井液,钻穿高压水层。但聚合物钻井液在密度1.2~1.5 g/cm3、滴流状态时,仍无法解决砾石层的井壁失稳和岩屑携带问题。钻至井深925.00 m后,通井距井底70 m无法到底。后改用绒囊钻井液技术,用重晶石加重,密度1.03 g/cm3,漏斗黏度90 s,12 h清洗70 m沉砂;密度1.07 g/cm3,漏斗黏度70 s,顺利钻进到1278 m完钻,下套管和固井顺利。绒囊钻井液技术有效地提高了低压目的层承压能力,解决了不同压力系统共存同一裸眼的工程难题。     

煤储层固井胶结强度性能及改善方法研究

为了解决煤岩表面亲水润湿性差导致的煤层段固井质量差的难题,优选了不同类型的表面活性剂和硅烷偶联剂作为煤体表面润湿改性剂,试验研究了对煤体表面的润湿改性对界面胶结强度等改善效果,并测试评价了对水泥浆流变性能、凝结时间、抗压强度等影响规律。研究结果表明:表面活性剂、硅烷偶联剂均可有效改善煤体表面亲水润湿性;但硅烷偶联剂却不会提高煤层界面胶结强度,其原因是硅烷偶联剂水解产生Si-OH基团吸附在水泥颗粒表面形成包裹层,阻止水泥与水进一步接触,对水泥有较强的缓凝副作用,不利于煤层界面胶结;含醚、硫酸根的阴表面活性剂对水泥没有缓凝副作用,与水泥浆相容性好,能够显著提高煤层界面胶结强度达1.71 MPa,其最优浓度为0.3%。     

钻柱近钻头力学特性测量系统功能研究

根据井下钻柱力学测量特点，研究了模拟钻柱近钻头力学特性测量系统，其基本功能包括：采用传感器精确得到对应于模拟钻柱在转动过程中包括钻头处的扭矩、径向力的大小和方向以及轴向力大小的电信号；经过调制电路和单片机采集及软件处理后，通过无线发射电路把四路信号以无线传输的方式发出；在控制室接收到信息经进一步处理后传给工控机；在工控机内用软件得到测量信号随时间变化的模拟和数字图并存储下来。在实验室内对该系统性能初步进行了测试。     

底部钻具振动特性分析及信息传输实验

振动问题一直是引起底部钻具失效的主要原因,对其进行研究能减小钻具损害和各类井下事故的发生。设计了振动测量系统,测量了底部钻具组合(BHA)在井底受到的各类作用力下的振动特性并分析了其规律,利用钻柱的振动特性传输井下信息。BHA振动实验是在分析井下钻柱受到的作用力的基础上,通过对某组合的钻柱施加3种典型的井下作用力进行实验,利用设计的振动测量系统检测并分析数据,得到BHA的部分振动规律;信息传输实验是以钻柱为媒介、振动波为载体,在激励端施加信号、接收端分析钻柱传递的信号的初步试验。把钻井作业中几种常见行为引起的振动进行了分类实验,定性分析了各种作用引起的振动特征。该研究是国内对底部钻具各类振动及利用振动传输信息的全面研究。     

管柱形磁源空间磁场矢量引导系统研究

介绍了国外的各类电磁场/磁场矢量引导系统的结构和应用范围,对磁场矢量引导系统核心部件进行了研究,建立了适合于与钻头相连接的管柱形磁体的三维空间磁场模型.应用磁体空间磁场规律的基本公式,推导了管柱形永磁体的三维空间磁场规律计算公式.根据磁探测系统测量到的磁场分量,利用规律计算公式和相应辅助计算软件,得到管柱形磁体源与磁探测系统之间矢量距离的计算规则,并对矢量距离计算规则进行了验证和分析.