热采环境泥岩层应力演化规律及破坏机理研究

深入认识热采环境下泥岩层的应力演化规律及破坏机理,有助于科学有效地解决稠油藏注汽过程中的盖层破裂问题及隔夹层遮挡问题。首先,从理论上定量研究了热采油藏泥岩层的传热、增压机制,分析了变温、变压条件下泥岩层不同的应力演化规律及破坏模式;然后,针对一加拿大热采项目的盖层破坏事件,开展了泥岩盖层热水应力全耦合数值模拟研究,揭示了热采环境下泥岩层的破坏机理及关键影响因素。结果表明,热采环境中泥岩层应力演化主要受热增压影响;孔隙压力远高于注汽压力,峰值位于孔隙水最大热压力系数所对应的温度附近;孔隙压力峰值附近岩层可能发生拉伸破坏和剪切破坏。热采油藏合理注汽方案的制定必须充分考虑泥岩层的热水应力耦合效应。     

Ⅰ—Ⅱ复合型裂纹亚临界扩展研究

对两种工程材料ＬＹ１２－ＣＺ铝合金和１６Ｍｎ钢的薄板斜拉伸试件进行了裂纹扩展试验研究，提出了用当量裂纹法预测Ｉ－Ⅱ复合型裂纹亚临界扩展寿命的方法。实验结果表明，当量裂纹法预测复合型裂纹疲劳寿命的方法简单可行。     

岩石宏细观弹塑性损伤破坏对比研究

为了考虑岩石内细观局部塑性变形,基于应变空间理论导出岩石弹塑性损伤增量本构方程,提出了在计算程序中用破坏单元网格消去法清晰模拟裂纹扩展的方法,解决了有限元模拟裂纹的难题,分别从宏观尺度和细观尺度研究了岩石Ⅰ型裂纹弹塑性损伤破坏问题.对比分析表明,宏观尺度研究Ⅰ型裂纹扩展符合断裂力学理论分析;细观尺度研究岩石破坏过程能深入解释细观破坏机理,岩石宏观破坏直接与其内部的细观损伤破坏有关;三维数值模拟破坏过程比二维破坏更为复杂;大理岩偏三点弯曲梁弹塑性损伤破坏数值模拟得到的结果与试验结果较为吻合,验证了新建细观尺度模型模拟岩石破坏问题的合理性.     

储层-裂缝组合单元在水力压裂井产能模拟中的应用

采用储层-裂缝组合单元模拟压裂改造后的储层、裂缝力学型态,推导相关有限元公式并进行压裂井产能模拟分析.这种方法的实质是将裂缝的质量、刚度矩阵变换叠加到储层整体相应方程矩阵中,以更精确反映裂缝开发动态参数的影响.计算结果表明:采用储层-裂缝组合单元有效解决了储层-裂缝网格尺度匹配的问题;反力算法避免了在高导流裂缝局部求解压力梯度产生的计算误差,提高了运算速度和求解压裂井产能的精度,为水力压裂井生产动态模拟和设计方案优化提供了新的处理方法.     

非均质油藏水平井射孔调剖方法

基于渗透率随机性和结构性特点,将非均质渗透率场转化为等效均质渗透率场和沿井筒变化的非均质表皮。在此基础上建立各向异性盒式油藏水平井产液剖面计算模型,提出以均衡产液剖面为目标的非均质油藏水平井变密度射孔调剖方法。从射孔调剖机制出发,系统分析射孔调压范围及影响因素。结果表明:孔密、孔深越小,射孔可调压差范围越大;以均衡产液剖面为目标优化孔密后,低渗区孔密较大,生产压差较高,高渗区孔密较小,生产压差较低,产液剖面均衡性明显改善;近井渗透率变异性越强,孔密波动幅度及变化范围越大,低孔密所占的比例也越大;孔密越低,舍入误差的影响越大,调剖效果越不理想。     

地下流固耦合理论的研究进展及应用

论述了涉及岩体－流体相互作用的直下流固耦合理论的进展概况。重点讨论了在理论研究方面存在的几个主要问题，包括有效应力定律、理论模型描述、流固耦合程度及数值算法研究等。就理论在石油开发领域注水引致的套管损坏２及产层出砂问题的具体应用进行了讨论。研究结果表明，进一步发展地下流固耦合理论对解决石油生产中的一系列地质力学问题有重要的意义。     

非停输管道焊接修复极限压力设计

打孔盗油管线在焊接修复过程中产生的局部高温使热源周边材料强度降低,因此在非停输状态下进行焊接可能导致管道在内压作用下发生破裂事故.基于ANSYS有限元软件平台,对焊接修复过程中的温度场进行数值模拟,并根据模拟结果,计算管道的有效壁厚,从而确定在非停输状态下焊接修复时管道所能承受的极限压力,并进一步分析了焊接速度对极限压力的影响.结果表明,随着焊接速度的减小,管道承压能力降低.