断层对地应力场影响的有限元研究

断层应力场研究是油气田开发等工程领域的难题之一.应用有限元方法研究了断层对地应力场的影响规律,考虑的因素包括断层两侧围岩的力学性质(弹性模量、泊松比等)、断层介质的力学性质、断层的几何形态及边界条件.研究表明,这些因素对断层附近的地应力场分布有不同程度的影响,其改变均能使地应力大小和方向发生变化,研究结果为油田断层发育区地应力的研究提供了参考依据.     

Pb~(2+)掺杂对Ce:YAG微晶玻璃光谱性能的影响

采用高温固相熔融法制备了Ce4+,Pb2+掺杂的Ce,Pb:YAG微晶玻璃。通过XRD、SEM和荧光光谱测试表征了微晶玻璃的晶相、微观形貌及光谱性能,研究了Pb2+掺杂对Ce:YAG微晶玻璃发光性能的影响。结果表明,Pb2+的掺杂并未影响Ce:YAG的结构,且明显提高了微晶玻璃的发光强度。当PbO掺杂量为质量分数0.5%时,发光强度达到最大,且此时微晶玻璃晶粒间的分散性好于未掺杂PbO的微晶玻璃样品。     

提高窄安全密度窗口地层固井质量的力学机制研究

窄安全密度窗口地层固井压稳和防漏矛盾突出,固井质量不高一直是困扰该类地层的难题之一.从固井施工过程力学分析出发,研究了固井防窜、防漏的力学机理,并在此基础上提出了一套压稳、防漏的环空压力控制方案.介绍了缅甸某窄安全密度窗口地层固井失败案例,指出了该井固井设计、施工的不足之处并提出了针对性改进方案,为窄安全钻井液密度窗口等复杂条件下固井设计与施工提供参考借鉴.     

非均质低渗凝析气藏压裂后低效原因分析及改进措施研究

针对多数非均质低渗凝析气藏压裂后增产不明显甚至压裂后无效的问题,以某典型非均质低渗凝析气藏为例,对该凝析气藏的压裂设计、施工过程以及压裂后返排情况进行研究及总结,提出非均质凝析气藏压裂前应加强凝析气藏相变特征及储层非均质特征研究、科学选井选层、优化压裂规模、建立反凝析产能伤害评价模型并进行返排速度优选、合理控制生产压差等系列改进措施,以期为提高非均质低渗凝析气藏压裂增产效果提供借鉴。     

基于实测数据及数值模拟断层对地应力 的影响

 以松辽盆地北部某油区为背景,采用差应变及波速各向异性法对4口井两主力油层进行地应力测量,结果表明：对于同一区块相距仅2 000 m左右的4口井,其地应力状态存在较大的差异,尤其是地应力方向更是如此,影响因素分析进一步表明,地应力状态的差异是由于断层影响所致。为此,基于有限元软件ANSYS进行二次开发,利用三维有限元数值模拟方法,结合优化反演技术,对研究区地应力场进行反演,研究表明：由于断层影响以及复合断层的叠加扰动,研究区地应力状态表现出复杂的非均匀分布特征,断层附近应力方向发生转向,其中断层端部应力方向偏转超过40°,因此,离散“实测点”不能反映断块区地应力场全貌,三维数值模拟是定量分析地应力场的有效方法。     

一种简化的差应变地应力测量技术

差应变分析法是一种理论基础可靠的常用地应力测量方法，然而受测试条件限制以及测试技术难度等因素的影响，目前该方法的实际应用受到了一定限制。针对这一现状，在差应变分析法的理论基础上，以古地磁岩心定向技术为基础，引入岩石波速各向异性分布特征与地应力方向的相关原理，提出了一套简易可行的室内地应力测量新方法，即:主方向差应变分析法。该方法根据岩石波速分布特征确定出水平主应力的方向，依据水平主应力方向来制备差应变实验岩样并进行实验。和常规差应变分析法测量结果相比，该方法测量所得地应力大小的相对误差一般小于3%，地应力方向的误差一般小于5°。实例研究表明，该方法降低了实验技术难度，测量精度满足工程技术要求，具有推广价值。     

基于多普勒超声波流量计的城市河渠流速测量研究

选择实用的测量方法对减少城市河渠剖面流速的测量误差十分关键。多普勒流量计采用多点测量的方法,对城市河渠的剖面流速进行分析,研究城市河渠剖面垂向流速的实际分布规律。经研究发现,针对不同的应用场合,垂向流速的分布适合采用对数和抛物线两种曲线进行的分段拟合,且分界点相对水深宜在0.6～0.85范围内,此时相关系数可达到0.95。采用两点法与预测法相结合的方式获取垂向平均流速,两种方法都具有较好的精度,可获得较为准确的明渠剖面流速,对工程实际应用具有一定的指导和参考价值。     

控压钻井井底压力控制方案研究及其应用

窄钻井液密度窗口极易造成漏、喷、塌、卡等钻井复杂情况,尤其是当钻遇窄钻井液密度窗口泥页岩井段时,水化膨胀作用导致安全钻井问题变得更加复杂。安全钻井液密度窗口的准确建立以及井底压力的精确控制,是窄钻井液密度窗口地层安全、快速钻井的关键。为此,研究了一套窄钻井液密度窗口地层安全钻井井底压力精确控制方法。该方法以精细地应力场及泥页岩水化特性研究为基础,通过安全钻井液密度窗口、泥页岩坍塌周期以及钻井液当量循环密度分析,优选合理的安全钻井井底压力;并针对砂岩、泥页岩地层的不同特性,分别制定相应的井底压力控制方案,实现安全钻进。研究成果可用于指导控制压力钻井井底压力控制方案的设计施工。     

基于轨迹优化扩展大位移井窄安全密度窗口

S区块位于俄罗斯萨哈林岛东部海域,计划采用大位移井海气陆采技术进行开发。该区设计井深达12 000 m（垂深为2 800 m）,水平位移约11 000 m,水平位移与垂直深度之比达3.93,初步设计四开井身结构。以往直井钻探表明,该区奥科贝凯组（Okobykaiskiy）下部及达吉组（Daginskiy）地层安全钻井液密度窗口窄（约0.3~0.4 g/cm3）、漏、塌、卡风险高,而大位移开发井相应井段窄安全密度窗口问题愈加突出。针对当前对于扩展窄安全密度窗口相关研究的不足、特别是局限于通过钻井液性能优化扩展安全密度窗口的现状,围绕窄安全密度窗口大位移井钻井难题,提出应综合力学、化学多手段全方位扩展窄安全密度窗口:首先,自井眼轨迹设计环节将优化井身剖面、改善井周围岩应力状态、扩展安全密度窗口有机结合起来,开展井眼轨迹主要参数对安全密度窗口的影响规律分析,在此基础上,兼顾井眼轨迹控制难度及施工摩阻等因素优化井眼轨迹,降低坍塌压力、提高地层破裂压力,实现安全密度窗口的先期扩展,为后续通过优化钻井液性能等手段进一步提高安全密度窗口奠定良好基础,并最终为窄安全密度窗口安全、高效钻井创造有利条件。研究形成的扩展密度窗口相关技术在S区块大位移井钻井设计中成功应用,使得目标层段安全密度窗口较轨迹优化前扩展幅度达25%~100%,对窄安全密度窗口难题的应对及防治具有指导意义。      

逆冲构造带精细地应力和井壁稳定性研究及应用

逆冲构造区的构造应力强,层理、裂隙发育,井壁失稳是一个一直困扰着这一地区钻井工程的难题。认识此类构造地应力分布规律是井壁应力状态分析以及井壁稳定性研究的基础。提出了一套逆冲构造带精细地应力场研究方法,该方法以地应力测量为基础,采用基于有限元法及数学优化理论的有限元约束优化反演法对逆冲构造带三维地应力场进行模拟,并利用现场地漏实验等资料进行验证。通过泥页岩水化实验,分析了泥页岩水化特性以及岩石力学性质与含水量的关系,在此基础上,建立了分析水敏性泥页岩井壁围岩应力状态的基本模型,并结合岩石强度准则,编制了井壁稳定分析程序,用于分析坍塌压力、破裂压力、安全钻井液密度窗口以及泥页岩坍塌周期等。这一研究成果对于认识逆冲推覆带泥页岩井壁失稳内在机理以及相关对策的制定具有指导意义。