深井石油套管盐膏岩层蠕变挤压应力计算研究

在研究盐岩力学特性基础上，对盐膏层特别是深部盐膏层钻井后因地层蠕变挤压造成井眼失稳和固井后套管挤毁的机理进行了,并提出了适用于盐膏层蠕变挤压应力计算模型。针对新疆塔里木盆地北部某井具体实例，就亍膏层蠕变挤压应力进行了计算分析。结果表明，研究成果与实际观察到的现象相吻合。     

围岩蠕变对油井套管变形的影响

用有限元方法分析了围岩蠕变引起的油井套管变形。围岩蠕变的本构方程由实验得到。结果表明,一般情况下围岩蠕变引起位移场在1cm之内,而与应力场相比,比初始应力场的影响小得多。     

油井套管、水泥环组合体抗非均匀围岩外载的强度特性

本文针对我国许多油田在开发过程中经常出现流变性地层产生蠕变流动而挤坏大量套管的实际情况,利用弹性力学的复变函数法,推导出了套管、水泥环组合体在各类非均匀围岩＊变载荷作用下套管内部的应力状态的计算公式。用所推导的公式分析计算了组合体承受各类非均匀围岩蠕变外载的能力,研究了套管、水泥环的弹性参数和几何参数对组合体承载能力的影响,得到许多规律性的认识所得结果对于油田流变性地层中套管、水泥环组合体的设计具有重要的指导意义。     

采用控制容积法数值模拟盐岩蠕变

中原油田盐岩层厚度为50-200m，盐岩层在蠕动、变形过程中，对套管产生非均匀外挤力，造成盐岩层套管损坏．采用控制容积法，通过三维模型模拟实际盐岩地层情况，得出了纵向油藏剖面盐岩层的蠕变速度、位移量、应力场及套管所承受的横向推挤力分布规律。此项研究成果可用于钻遇盐岩层时的钻井参数调整、套管柱的工程设计、套损井防治。     

裸眼井盐岩蠕变力学行为分析

盐岩蠕变对石油钻井危害性极大。利用有限元分析方法对井下盐岩的蠕变进行了计算分析，确定了裸眼井在非均匀地应力下，井眼的半径收缩量、蠕变闭合时间与井深、泥浆密度、地应力系数、不均匀系数、时间的关系。计算结果在现场钻井中符合较好。     

软土地层中的圆形隧道载荷模式研究

对圆形隧道作用荷载的影响因素，如隧道埋深、施工工艺以及计算方法等作了系统分析。通过对作用在上海软土地层中的3条隧道上的土压力实测值的分析表明，作用在隧道上的土压力值及其分布规律不仅由于隧道的施工方法（挤压盾构或者EPB盾构）有较大差异，而且在隧道的施工阶段和正常使用阶段也不同。在隧道施工阶段，挤压盾构法隧道衬砌呈现“竖鸭蛋”变形，而EPB盾构隧道衬砌则呈现“横鸭蛋”变形。根据经典的主动土压力理论和静止土压力理论计算出的隧道侧压力小于现场的实测值，且二者的偏差较大。根据本文提出的圆形隧道土压力的余弦变化规律理论对3条隧道的荷载进行计算，计算结果与实测值吻合得很好。     

软弱地层锚索预应力蠕变损失研究

多个工程实例表明:岩土体蠕变易引起锚固工程支护结构加固频繁、锚索重新张拉等工程病害,严重者导致锚固力失效,锚固工程失稳,如若处理不当,将直接危及施工人员的生命财产安全;本文以济南市某深基坑工程案例为依托,将岩土体由经典的广义Kelvin体代替,推导了其本构方程、蠕变方程、松弛方程,从理论上分析了锚索蠕变变形对预应力损失的贡献大小;并结合现场测试数据对比可知:该模型能够较好的反映蠕变变形引起的损失趋势,由数据软件拟合公式可知,理论计算结果与测试数据偏差不大,论证了上述分析的可靠性,为今后锚固工程的设计、施工提供了理论依据和技术支持。     

高压直流穿墙套管在非均匀雨量中闪络的机理

本文介绍一种利用干带长度不断变化的模型来确定HVDC穿墙套管在非均匀雨量中发生闪络的条件。闪络机理的重要参数是湿区与干区每单位长度电阻之比。本文还介绍雨中一些水平安装的绝缘子(包括穿墙套管)具有不同表面条件下表面电阻率的测量结果。这类测量结果可用来评估不同材料对防止穿墙套管在非均匀雨量中发生表面闪络的潜在能力。     

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。     

四川地区盐岩蠕变规律研究

四川盐岩地层对套管的影响主要表现在盐岩层的蠕变流动造成深井套管在较短时期内受到超常外挤压力而被挤毁，如广深一井，座三井等，经济损失十分严重。因此，盐岩地层蠕变规律研究是一项重要的基础工作。为此，研制了能加温加压的常规三轴蠕变实验装置，对深层盐岩进行常规三轴蠕变实验，获得蠕变曲线和岩石参数，建立盐岩的本构关系。在此基础上，采用有限元分析方法研究盐岩地层蠕变对井下套管的作用，得到蠕变载荷随井深，非均匀载荷井深系数，地应力不均匀系数的变化关系。研究结果对生产实践有重要的指导意义。     

不同含水情况下的泥岩蠕变试验及其对油田套损 影响研究

 以大庆泥岩为研究对象,进行不同含水条件下的强度试验和蠕变试验,分析含水量变化对泥岩强度、弹性模量等基本力学参数以及蠕变特性的影响。试验结果表明：含水量的增加,大大降低了泥岩的弹性模量和单轴抗压强度,并使泥岩的蠕变变形和稳态蠕变率显著增加。通过试验得到考虑含水量变化的泥岩蠕变本构方程,并与试验曲线进行对比。以大庆油田南二区某井套损段泥岩层为例,建立数学模型,根据得到的蠕变本构方程,对不同含水条件下井壁泥岩的蠕变挤压应力进行数值模拟,通过对比分析,说明在非均匀挤压应力作用下,泥岩含水量的增加会大大加快蠕变应力的增长速度,使围岩对套管产生的蠕变挤压应力达到极值所需的时间迅速减小,大大缩短套管使用寿命。油田开采过程中,应防止高压注入水进入泥岩,以预防和减少由于泥岩进水发生蠕变导致套管损坏。     

盐层套管外载的有限元计算

将盐层作为马克斯威尔体,建立了平面应变问题的粘弹性体力学模型。对均匀和非均匀的应力作用下盐岩蠕变对套管产生的岩压外载进行了分析,编制了相应的、具有友好用户界面的有限元程序,并详细给出有限元计算的步骤及公式推导,获得盐层套管岩压外载的变化规律。最后给出塔里木油田英买力地区第三系盐层在均匀和非均匀地应力条件下盐岩蠕变引起的套管岩压外载实例。该程序能为工程实际应用提供定量的参考依据,具有很好的推广和应用价值。     

分级加载下岩石蠕变特性研究

根据统一蠕变模型和该模型导出的蠕变方程，研究了分级加载条件下的岩石蠕变特性，并且通过曲线拟合得出了相应的蠕变参数。     

深圳海相沉积软土蠕变特性的试验研究

为探求近代海洋沉积相软土的蠕变规律,对深圳海相沉积软土开展一维压缩蠕变试验和不同固结压力作用下的三轴固结不排水蠕变试验。试验表明,近海沉积相软土蠕变的非线性特性显著,非线性特征通过应力水平的增大而逐渐显露;由于一维压缩蠕变试验中环刀的侧限作用,试样没有发生快速蠕变破坏现象;次固结系数随着固结压力的增大会出现峰值,且峰值...     

软岩层引起的套管外载计算方法研究

在我国部分油田中,软岩层流变致使套管挤毁,造成巨大经济损失。以黏弹性流变模型理论为基础,建立软岩层、水泥环和套管流变耦合的力学模型。从材料本构关系、几何变形协调、静力平衡三方面进行分析,推导出均匀地应力下水泥环和套管流变外载的表达式。编制相关计算程序,研究软岩层流变力学特性、井眼的初始蠕变和水泥环对套管外载的影响规律。研究结果表明,软岩层流变力学特性、井眼的初始蠕变、水泥环力学参数对套管外载的影响较大。井眼的初始蠕变可释放部分流变载荷,改善套管受力;水泥环使套管受力恶化,在井眼环空不注水泥能延长套管使用寿命。所得结论与一些油田的现场实践相吻合,研究成果已成功应用于江汉油田岩盐层固井和套管设计。     

饱水状态下隧道围岩蠕变力学性质的试验研究

含水状态是影响岩石蠕变力学性质的一个重要因素，隧道开挖后因渗流路径的增加将改变围岩的含水状态，且使围岩力学性质遇水弱化，以浙江省上三线高速公路任胡岭隧道工程勘探岩样为研究对象，通过干燥和饱水两种状态下岩石蠕变试验结果的对比，探讨了岩石蠕变受含水状态影响的规律性，并根据广义Kelvin模型求得了两种状态下岩石蠕变的模型参数，分析了模型参数变化的规律性。     

大理岩蠕变特性试验研究

岩石的流变特性是岩石重要的力学特性之一，它控制着岩石的蠕变参数。利用自行研制的UCT-1型蠕变试验装置，采用单调连续加载和分级加载方式，对南阳大理岩进行了单轴压缩蠕变试验研究。根据试验结果，将蠕变强度与瞬时强度进行了比较，得出蠕变强度与瞬时强度之比为0．9左右的结论。拟合试验曲线得出了蠕变曲线经验公式，认为蠕变试验曲线接近对数规律；并分析了曲线的特点，建立了由Kelvin模型和Maxwell模型串联组成的Burgers大理岩蠕变理论模型，求出了相应的蠕变参数。     

长期荷载作用下土工合成材料蠕变特性的试验研究及计算模型

通过长期荷载作用下土工合成材料的室内蠕变试验，研究了力特CE131土工网蠕变特性及其影响因素。同时探讨了力特CE131土工网蠕变断裂的发生、发展直至破坏的机理。并通过试验结果的分析。得出了力特CE131土工网蠕变方程。当外部荷载为极限抗拉强度σc的60％以上。温度超过25℃后,力特CE131土工网的蠕变量明显受温度变化的影响；当应力水平为40％以下。或温度小于25℃寸，力特CE131土工网的蠕变不存在温度效应。