顺北油田碳酸盐岩地层天然裂缝分布及其造山运动力学特征

对顺北油田顺8B区块奥陶系碳酸盐岩的天然裂缝进行研究,总结了研究区内天然裂缝的分组以及碳酸盐岩地层天然裂缝的分布规律。结合损伤和有限元数值模拟技术,开发了损伤模拟碳酸盐岩的模型工具,确定了与天然裂缝发育所对应的造山运动的位移方向及应变量。根据研究区地震波得到的地层构造,结合沉积和造山运动史,分析了石炭系卡拉沙依组—中奥陶统一间房组7个层位的天然裂缝/断层,归纳为5组天然裂缝体系;上奥陶统恰尔巴克组—中奥陶统一间房组储集层中的天然裂缝对应着加里东运动中期Ⅰ幕和加里东运动中期Ⅱ幕的造山运动,主要为贯通的张开裂缝和走滑裂缝/断层;根据地震层位信息,建立三维有限元模型,进行三维损伤有限元数值分析,正演数值计算结果给出了在加里东运动中期造山运动作用下研究区内损伤局部化带表示的天然裂缝/断层的三维空间分布,数值计算结果验证了加里东运动中期应力对奥陶系碳酸盐岩地层挤压的主方向为15°,地层受挤压程度相当于2.4%的应变量。     

混凝土准脆性界面裂纹本构模型比较

以混凝土界面断裂分析为目的,选取若干典型的层间界面准脆性断裂的本构模型进行分析和数值模拟对比研究。在局部本构水平上,采用这些界面裂纹本构模型,对各种载荷工况下材料的准脆性断裂行为进行数值模拟。在对选择的典型黏性界面裂纹进行定性分析比较时着重考虑以下两点:①采用选择的模型对I型裂纹和II型裂纹的断裂行为进行数值计算;②对混合型断裂载荷作用下模型的扩容行为特性进行数值分析。通过对数值结果的分析比较得出结论:库仑型裂纹模型比较适合模拟复杂载荷下的界面断裂行为,但是其扩容特性仍有待改善。     

高温高压气井多封隔器管柱完整性分析方法及应用实例

为了分析计算多封隔器管柱的力学行为并评价封隔器的完整性,以压裂施工载荷工况下的双封隔器管柱系统的完整性为研究对象,提出了管柱力学全长分析与封隔器芯轴三维有限元分析结合的综合分析方法,并给出了相关的分析计算流程。以塔里木盆地迪西1井的弹塑性力学分析为例,首先对整体管柱全长进行了三维有限元分析,求取在管柱各处的应力分布;然后采用三维实体单元分析封隔器芯轴的局部结构中的应力分布与塑性应变分布,判别双封隔器管柱作业的安全性。研究结果表明:①在重力、液体压力和温度应力的作用下,管柱各处的轴向应力状态为拉应力,处于弹性应力范围;②在管柱轴向应力和液体压力共同作用下的芯轴发生了明显的塑性变形;③为了缓解压裂施工导致的温度下降引起的轴向拉应力过大的现象,应在两个封隔器之间加装伸缩节。结论认为,该方法用于分析多封隔器管柱得到的变形及应力分布数值结果与实际情况能很好的匹配,证明了该方法的有效性和实用性。     

高泉区块地应力分析及水平井出砂预测

文章采用三维有限元数值模拟技术进行了高泉区块地应力分析及新井水平井段的出砂风险预测及安全压力降取值。通过区块内目标井邻近的 ＧＴ１井的测井数据计算了地层参数,进行了单井一维地质力学分析,并结合 ＧＴ１井的单井分析结果,对高泉区块进行了三维精细地应力场数值计算,得到了目标水平井段所在地层局部区域的地应力各分量的值。采用有限元数值计算方法和基于塑性的出砂预测模型,分析了 ＧＴ１井的出砂现象。在压差-产量观测数据基础上,分析得出了高泉区块清水河组地层的“临界出砂塑性应变值”这一出砂预测模型关键参数的取值。有限元数值计算方法和基于塑性的出砂预测模型,给出了目标井水平井段的出砂分析和安全压力降计算,为油田的安全高效生产提供了理论依据。     

混凝土应力三轴比依赖的塑性损伤模型

提出了一种新的损伤塑性本构模型,定义了一个用应力不变量表示的应力三轴比,强调了应力三轴比对塑性屈服的影响。采用本研究设计的专门用于本构校验的计算机软件,对上述模型的应力应变加载曲线进行了数值模拟,数值结果与实验结果吻合得比较好。     

基于三维地应力的水平井轨道优化及钻井液密度窗口分析

准噶尔盆地南缘区域断层多、背斜构造明显,地应力分布复杂,主应力方向随位置变化较大,不利于水平井轨道优化及钻井液密度窗口设计。为此,在三维地应力场计算模型建立过程中考虑了背斜构造对局部应力的影响,数值求解得到的地应力分量值比采用解析法得到的地应力值更准确;相应地,在此基础上计算得到的钻井液密度窗口值比利用解析法得到的钻井液密度窗口值更准确。首先对区块内的高探1井进行单井实测及单井地应力分析,然后对目标区块三维地应力场进行精细化有限元建模计算,从而得到区块的三维地应力场数值解;根据三维地应力场中主应力的方向角分布情况,优化水平井轨道,并计算出相应的安全钻井液密度窗口,为高泉区块安全优快钻井提供理论依据和准确的参考数据。研究表明基于三维地应力的水平井轨道优化及钻井液密度窗口计算模型是准确的、实用的。