多簇水力裂缝起裂与扩展物理模拟试验系统研制及验证

水平井分段多簇压裂技术是开发页岩气藏的核心技术手段,为真实模拟多簇压裂过程,了解段内多裂缝扩展规律及相互干扰机制,研制多簇水力裂缝起裂与扩展物理模拟试验系统.该试验系统在已有大型真三轴水力压裂试验系统的基础上设计多通道压裂井筒、复合包裹层状人工试样,增加多簇分流与监测系统、应变监测系统,具体特点如下:(1)多通道压裂井...     

尾矿浆沉积室内模拟试验

尾矿浆的沉积特性对尾矿坝的坝体结构有重要影响.为了研究尾矿浆的沉积分层特征和时间演化规律,对黏性尾矿浆和砂性尾矿浆进行一维沉降柱试验,讨论了尾矿沉积物的细观结构特征和分层划分依据,分析了沉积物形态与时间的关系,并用双电层理论解释了絮凝作用对沉积特征的影响机理.结果表明:尾矿黏粒具有颗粒细小、黏土矿物成分比例高和吸附性强的特点,在液体环境下易形成高孔隙率的絮状结构体;根据细观结构的变化,尾矿沉积层从上到下依次分为澄清区、絮凝区、沉降区和固结区;按时间划分,可以将尾矿的沉积过程分为沉降阶段和固结阶段,黏性尾矿的沉积时间大约是砂性尾矿的2倍;砂性尾矿的沉积时间主要由单颗粒的自由沉降速度决定,黏性尾矿浆的沉积过程可用分界面高度-时间的函数关系来描述.研究结果揭示了尾矿浆的沉积过程和细观结构之间的联系,为尾矿浆沉积规律的预测提供了参考.     

南246-平309阶梯水平井井眼轨迹控制技术

南246-平309水平井位于大庆敖南油田,目的层为葡萄花油层。该井为7靶点的阶梯水平井,设计井深为2121 m,实际完钻井深为2153 m,水平段长度728.48 m,井底水平位移1120 m,采用阶梯式水平井进行开发,轨迹控制精度要求高,施工难度大。在施工中由于受地层因素的影响,工具造斜能力下降,使第1靶点不能正常着陆。为此采用大斜度螺杆钻具进行非填井悬空侧钻,自然填埋下井眼的方法,实现了正常着陆。通过调整钻具组合、钻进参数、优化油层套管串结构等,使该井顺利完井,满足了设计要求。不仅取得了较好的经济效益,也为该区块水平井施工提供了宝贵经验。     

饱和、非饱和岩石损伤统计本构模型探讨

基于统计理论和损伤力学对岩石在荷载作用下的破坏、损伤特征进行了探讨,建立了弹性损伤统计本构模型。在损伤演化方程中全部采用有效应力,并能反映岩石剩余强度。在混合物理论基础上,建立了饱和、非饱和岩石损伤软化统计本构模型。该模型能反映岩石在单轴抗压试验中初始加载阶段全应力-应变曲线稍向上凹曲的特征,以及在岩石受力过程中损伤和空隙(或孔隙)中流体对应力-应变关系所起的作用。与试验结果的比较显示模型是合理的。     

基于细观力学的盐岩蠕变损伤本构模型研究

在对盐岩在蠕变试验中所表现的损伤特征认识基础上,利用对应性原理建立了基于细观力学的盐岩蠕变损伤本构模型。该模型能够体现考虑损伤和不考虑损伤的蠕变力学过程的巨大差别,应变率随着有效蠕变应力的增大而增大的特征,及在一定畸应力作用下随着静水压力的增大蠕变应变率变小的特征。     

共生硬石膏石盐矿石的物理力学参数与品位相关性初探

中国石盐矿石具有氯化钠含量低和多矿物成分的特点,矿物种类和含量的不同使得其物理力学性质与国外高品位的盐岩有很大的不同。对采自硬石膏石盐岩矿床的矿石进行了常规单、三轴试验,研究了矿石品位对试样变形和相关物理力学参数的影响。结果表明,在单轴和低围压的三轴试验条件下,所有试样的应力—应变曲线出现明显的峰值强度。高纯度试样在高围压的三轴条件下,表现出明显的塑性流动特征,试样没有明显的破坏面,表现为体积膨胀;低纯度试样(氯化钠含量小于5%)在高围压下,其变形曲线在较小的轴向应变下出现峰值强度,试件出现明显的破坏面。不同纯度试样的弹性模量、剪切模量和体积模量随着氯化钠含量的升高而降低。Hashin-Shtrikman上下限理论可以计算不同品位试样的剪切模量和体积模量的上下限,可作为一种辅助性手段验证预测解析方法的正确与否,并为地下储库的研究提供合理的技术参数。     

基于可靠度方法的盐岩地下储气库腔体收缩风险分析

由于腔体收缩导致的储气库可用体积减少是盐岩地下储气库在运营阶段的常见风险类型之一,严重时会造成腔体围岩破损甚至坍塌破坏,引发重大事故灾害。针对盐岩地下储气库在运营过程中可能发生的腔体收缩事故,通过力学分析推导出无限、理想盐岩体中恒定内压下球形腔体在盐岩稳态蠕变阶段的体积收缩率公式,并结合腔体收缩风险的分级标准建立盐岩介质中球形腔体的体积收缩的极限状态方程;然后通过可靠度分析法计算各参数为正态随机分布时腔体收缩各级风险的发生概率,分析地应力与腔体内压差值与各级风险发生概率之间的变化规律;最后讨论若将围岩的弹性变形、初始蠕变变形以及加速蠕变变形考虑在内时对计算结果的影响,为我国盐岩储气库的运营管理提供理论参考。     

干滩表层沉积尾矿的细观几何特征研究

 为了从细观上描述干滩表层沉积尾矿的几何特征及其随沉积距离的变化,采用显微实验和理论分析,研究尾矿颗粒细观几何特征的描述方法,分析尾矿细观几何特征随沉积距离的变化趋势。结果表明：沉积尾矿的细观几何特征可以用颗粒粒径的数量频率分布图、面积频率分布图、圆形度、磨圆度和织构分维数进行描述;35 ?m粒径是划分微米级颗粒和非微米级颗粒的界限,2种粒径的颗粒在几何特征上有很大差别;尾矿沉积距离模型表明在干滩上的尾矿分布与粒径、初始矿浆流速和坡度等因素密切相关;当沉积尾矿达到临界状态时,临界状态应力比接近1.4。研究结果揭示了干滩表层沉积尾矿的粒形粒径特征,为沉积尾矿多尺度研究和分布规律提供参考。     

枯竭油气田中废弃井密封性研究

利用X粉晶衍射技术进行板新803井中泥岩盖层成分测试,通过室内常规力学与蠕变实验,分析泥岩的力学性质与蠕变变形特征。利用FLAC3D软件对钻孔周边围岩进行数值模拟计算,分析不同时间时泥岩的蠕变变形,研究泥岩层段缩径变化规律,在此基础上分析废弃井的密封性。通过以上研究获得如下主要结论:(1)泥岩中含有较多的伊利石、高岭石与绿蒙混层等黏土矿物,易产生井壁垮塌;(2)泥岩在长期围压作用下,将会产生较大的蠕变变形,在有钻井液作用时,变形更明显;(3)钻具周围泥岩通过蠕变变形向环空内挤压,经过30 a产生的变形会使井壁与落鱼之间的环空由下而上充填满;在考虑泥岩遇水后产生的掉块与扩径作用时,35 a后环空也将被充填满,原有泥岩盖层被密封,从而产生较好的密封效果。