拉、压剪作用下煤岩不等长共线裂纹相互作用

为研究天然煤岩体中的裂纹相互作用规律,采用Kachanov法,推导了拉剪不等长共线裂纹和单轴受压滑动闭合裂纹的应力强度因子表达式,分析了裂纹长度,裂纹间距和倾角等几何参数对共线裂纹相互作用的影响.研究结果表明:当裂纹间距增大到一条裂纹长度时,该裂纹对另一裂纹的应力强度因子几乎不产生影响;当小裂纹长度小于裂纹间距时,其对大裂纹的起裂基本无影响;当大裂纹长度大于裂纹间距时,开始影响小裂纹的起裂.     

拉剪作用下煤岩不等长平行偏置裂纹相互作用

为研究天然煤岩体中多裂纹的相互作用规律,采用经典Kachanov法,通过分析应力强度因子比的变化,研究了拉剪作用下不等长平行偏置双裂纹间水平距离、垂直距离以及裂纹长度对彼此相互作用的影响规律.并借助RFPA2D软件对不同间距条件下的裂纹起裂扩展进行数值模拟验证,其结果与理论计算吻合良好.结果表明:裂纹间的相互影响包括强化作用、屏蔽作用和零效应3种形式,且三者随水平距离、垂直距离和裂纹长度的不同而相互转化;距离裂纹尖端越近,强化作用越强烈,且强化作用变化速率也越快,距离裂纹中心越近,屏蔽作用越强烈,且屏蔽作用变化速率也越快,裂纹长度越长,其影响范围也越大.     

两条等长共线裂纹尖端塑性区扩展理论研究

采用Kachanov法基本思想求解2条等长共线裂纹相互作用下裂纹的应力强度因子,分别基于Mises屈服准则和D-P屈服准则推导了裂纹尖端塑性区半径的表达式,并求得裂纹相互作用下塑性区半径的扩大倍数,其值为2条裂纹相互作用下的应力强度因子与单裂纹状态下应力强度因子比值的平方。在此基础上,分析了裂纹间距对塑性区扩展的影响。研究发现,同一裂纹倾角下裂纹间距与裂纹长度比值越小,2条裂纹尖端的塑性区半径越大,裂纹尖端塑性区扩展速度越快,直至塑性区发生接触,且不同的裂纹倾角,裂纹尖端塑性区发生接触的条件不同。     

平行偏置裂纹相互作用及其合并条件

裂纹之间的相互作用因其位置和方向的不同会引起应力场的相互增强或者相互减弱效应.运用FRANC2D软件,对单向拉伸载荷作用下含2条平行偏置裂纹的平板进行有限元分析,计算得到2条平行偏置裂纹在不同几何特征下的应力强度因子和应力变化图,再现了它们相互作用的应力场叠加规律,讨论了裂纹水平间距比(s/a2)、裂纹垂直间距比(h/a2)和裂纹长度比(a2/a1)对应力强度因子的影响以及2条裂纹之间的相互作用情况.结果表明:裂纹尖端内侧在s/a2=-1.4时所受的屏蔽效应最明显,h/a2对应力强度因子的影响因s/a2表现为3种不同的变化规律,且等大裂纹的相互作用最为显著.在此基础上验证了在用含缺陷压力容器安全评定(GB/T19624-2004)中关于非共面的两相邻穿透裂纹合并条件的适用性.     

水力割缝煤体多场耦合响应规律研究

针对水力割缝钻孔周围的扰动裂隙范围以及合理的布孔间距问题,文中建立了水力割缝煤体多场耦合模型。以杨柳矿特定的地质条件为基础,考虑应力场、裂隙场以及渗流场耦合效应,开展了水力割缝钻孔周围瓦斯流场演化数值模拟研究。结果表明:水力割缝钻孔周围存在半径约为2 m的扰动裂隙圈,割缝孔周围瓦斯压力变化曲线存在"陡坡"现象。水力割缝钻孔瓦斯抽采的有效影响半径约为4.6 m,最适布孔间距约为7 m,与现场测试结果相吻合。多孔协同抽采30 d后,钻场控制区域均已消突,抽采效果理想。     

双向荷载下多裂纹弹塑性双参数断裂分析

运用J-A2双参数理论,对具有共线双裂纹的平板进行弹塑性断裂分析.采用ABAQUS有限元分析软件,分别计算单向加载及双向加载,在不同载荷比时,具有不同裂纹尺寸与不同裂纹间距情况下主裂纹的断裂驱动力和约束参数.分析结果表明:与裂纹平行的横向荷载对裂纹尖端约束参数A2影响很大,在J-积分相同的情况下,横向荷载越大裂纹尖端约束水平越低;在单向加载情况下,随着相邻次裂纹长度的增加,主裂纹尖端约束水平提高;而在双向加载情况下,随着相邻次裂纹长度的增加,主裂纹尖端约束水平降低;但无论是单向加载还是双向加载,随着裂纹间距的增加,主裂纹尖端约束水平均降低.     

1765年沈阳51/2级地震发震构造判定

对1765年沈阳51/2 级地震的深、浅部地质构造条件、地震活动特征进行了分析, 对震中附近的长白乡-观音阁断裂( F6) 及依兰-伊通断裂、浑河断裂的活动性和地震危险性进行了评价, 并与辽宁地区的中强地震活动进行了构造类比。认为 F6 的现代构造变形特征与构造应力条件一致, 浅层地震探测、断裂破碎带发育特征和测年数据、断错地貌特征等均显示 F6 在第四纪晚期仍有活动, 现代微小地震活动沿 F6 呈条带状分布。F6 在 5～6 km 或更大的深度上与浑河断裂等具有复合交叉结构, 在平面展布上具有斜列状结构, 断裂段的长度约 20 ～25 km 左右,具备孕育和发生51/ 2 级左右地震的条件。判定 F6 断裂是比依兰-伊通断裂和浑河断裂等区域性断裂具有更强的活动性和地震危险性的断裂构造, 是 1765 年沈阳51/ 2级地震的发震构造。     

龙门山断裂带南段耿达—陇东断裂的浅层地震反射波法探测

使用浅层地震反射波法研究龙门山南段耿达—陇东断裂的空间位置和展布形态,为该断裂最新活动性的评价和最大发震能力的评估提供依据。针对耿达—陇东断裂所经过山间峡谷场地的基岩界面埋藏较浅、来自浅部的有效信号容易被震源附近强烈的干扰波覆盖等问题,在浅层地震探测工作中采取了小道间距、小偏移距、多道短排列接收和共反射点多次覆盖观测的工作方式,经数据处理后获得浅层地震反射剖面图像,揭示了耿达—陇东断裂及其分支在宝兴县陇东镇若必沟一带的空间展布位置和近地表构造形态,耿达—陇东断裂为一条走向NE、倾向NW、近地表倾角约为65°~80°的逆断层,断裂通过处零星发育宝兴西河T1、T2阶地,但未见较大的河流冲沟发育和断错河流T1、T2阶地等现象。     

有/无填充介质对裂纹动态断裂特性影响的实验研究

为了研究有/无填充介质对裂纹动态断裂特性的影响,利用动态焦散线实验方法结合高速相机对含预制缺陷的试件进行了三点弯冲击断裂实验。研究结果表明:冲击载荷作用下运动主裂纹与预制缺陷贯通后,预制裂纹中有/无填充介质影响次生裂纹的起裂位置、数量、起裂模式、起裂所需时间。在预制裂纹中无填充介质的情况下,沿预制裂纹左右两侧对称产生2条次生裂纹,次生裂纹起裂时是Ⅰ+Ⅱ混合模式断裂;在填充环氧树脂介质情况下,沿预制裂纹中心处产生1条次生裂纹,次生裂纹起裂时是Ⅰ型断裂;同时无填充介质试件次生裂纹起裂所需时间大于填充了环氧树脂的试件。     

基于响应曲面法的割缝筛管结构参数优化

割缝筛管完井是目前国内外出砂地层普遍使用的一种完井方式,随着服役数量和服役年限的增加,筛管失效问题也日益凸显。本文基于弹塑性理论,建立了割缝筛管三维参数化FEM模型,研究了在大地围压作用下筛管的缝长、缝间距、周缝数对筛管强度和过流能力(生产能力)的影响规律。试验选用三因素两水平的响应曲面分析法,得出了高应力区域体积和过流面积二次多项式数学模型。结果表明：缝长与高应力区域体积和过流面积成正比;周缝数与高应力区域体积成反比,与过流面积成正比;缝间距与高应力区域体积和过流面积成反比。在限定条件下,布缝参数选择缝长小于70 mm、缝间距大于15 mm,周缝数大于60条,可同时获得较强的力学性能和较好的过流能力。研究结果为优化割缝筛管布缝参数提供了理论依据。     

利用双侧向测井方法判别裂缝的有效性

在裂缝性油气藏研究中 ,裂缝是否有效一直是测井解释的一个难点。双侧向测井是在实验的基础上 ,归纳出高、低角度裂缝在双侧向测井曲线上的响应特征 ,进而利用其曲线的重叠特征 ,找出表征裂缝有效性的两个重要参数张开度和延伸长度 (侵入深度 )与双侧向测井曲线正、负差异的关系 ,从而达到判别裂缝有效性的目的。研究结果表明 ,利用双侧向测井曲线的重叠来判别裂缝有效性的方法切实可行 ,并且具有快速、可靠的特点     

Complicated phenomena of the Beichuan-Yingxiu surface fracture zone during Wenchuan <Emphasis Type="Italic">M</Emphasis>s8.0 earthquake in Sichuan Province,China

After Wenchuan Ms8.0 earthquake, the surface fractures have been investigated in Beichuan City and Yingxiu Town. It was found that the Beichuan-Yingxiu earthquake fracture zone trends northeastward, dipping to northwest. The earthquake fracture zone is mainly characterized by thrust faulting with small amounts of strike-slip movement, and demonstrating various complexities for different areas. The phenomena related to dextral strike-slip displacement are found in Beichuan City and those related to left-lateral strike-slip movement in Yingxiu Town. The compressive shortening of the two surface fracture zones in Beichuan City is 2.8-3.9 m and the left-lateral strike-slip displacement of the surface fractures in Yingxiu Town is 0.52 m.     

Study on seismogenesis of the 1997 Jiashi earthquake swarm, western China

The 1997 Jiashi swarm earthquakes are relocated using the master event method improved by the authors. From the relocated hypocenters and focal mechanisms of the earthquakes, it is inferred that a pair of echelon faults, striking in northern north-west direction, right-step allocated and right-laterally moved, may exist in the earthquake swarm region. The composite focal mechanism obtained by analyzing the data of 2177 P-wave first motion polarities indicates that both mean P- and T-axis are horizontal, orienting in N19°E and N110°E respectively, and the mean B-axis is nearly vertical. The co-seismic deformation caused by this earthquake swarm is compressive nearly in North-South and extensional nearly in East-West. Obviously low earthquake stress drops are found via analyzing the source spectra of the swarm earthquakes, which may be one of the main reasons why the Jiashi earthquake swarm has lasted for a long period of time. The interaction between discontinuous segments of the echelon fault has been discussed. The result indicates that the stress drop is usually low for the earthquakes occurring on the right step echelon faults.     

延长油田志丹西区延长组天然裂缝发育规律研究

为确定天然裂缝对志丹新区注水开发的影响,通过野外露头地质调查、岩心观察,结合实验分析研究了天然裂缝发育规律.结果表明,延长油田志丹西区延长组天然裂缝发育燕山期E-W向、NW-SE向和喜山期S-N向、NE60°四组区域构造裂缝,其中以E-W、S-N向最为发育,NE60°较为发育.地下裂缝与野外露头裂缝发育规律基本一致.天然裂缝类型主要为直立、近直立大型剪切裂缝,微裂缝不发育.天然裂缝主要在砂岩中发育,泥岩中发育较少;岩性一致时,裂缝密度与层厚呈负乘幂关系,裂缝发育程度随埋深加大而降低.     

塔中地区新近纪构造作用下寒武系应力场模拟与裂缝预测

根据塔中地区地震资料解释的断裂体系、上下寒武统顶底界面构造图和6 口钻井裂缝特征等资料, 在对塔中地区寒武系岩石力学进行测试的基础上, 考虑断裂对裂缝形成的影响, 采用三维有限元法对新近纪构造作用下塔中地区寒武系的构造应力场进行模拟, 并将模拟结果与塔中地区钻井统计的构造裂缝面密度进行匹配, 得到塔里木盆地寒武系的构造裂缝发育分布情况。结果显示: 断裂对裂缝的影响明显, 靠近断层或位于断层交汇处的构造裂缝发育, 裂缝在断层的一盘发育, 在另一盘则相对不发育; 膏岩层对构造应力的传播有一定程度的阻碍作用, 盐上的寒武系上统较盐下的寒武系下统构造裂缝发育, 盐间的中寒武统构造裂缝则相对不发育。     

缝洞型油藏裂缝宽度变化预测模型及其应用

在缝洞型油藏中裂缝作为储集空间及渗流通道,其闭合与否对油田生产有着重要影响。以塔河缝洞型油藏为背景,对裂缝是否闭合进行预测,建立考虑内压变化的有限元力学模型,获得不同形态裂缝闭合过程及闭合规律。通过正交试验设计研究多因素对裂缝闭合的影响,并借助多元回归分析方法建立裂缝宽度随裂缝倾角、裂缝长度、侧压力系数变化的预测模型。结果表明:裂缝的长度越长、所处地层侧压力系数越大,裂缝越容易闭合;倾角对裂缝闭合的影响与所处地应力场有关,在构造应力小于垂直应力的地层中,倾角越小的裂缝越容易闭合;侧压力系数对裂缝闭合影响最大,裂缝长度次之,裂缝倾角影响最小。     

天然裂缝对页岩储层网状诱导缝的控制作用

页岩地层只有借助体积改造技术形成网状裂缝系统才能实现有效开发，而网状裂缝形成的必要条件是诱导缝沿天然裂缝转向。借助 RFPA2D 数值仿真软件，从岩石力学角度出发开展诱导缝转向规律的机理研究。结果表明，天然裂缝的长度、走向等都会影响诱导缝转向的难易程度，裂缝长度越大、与最大主应力夹角越小，发生转向的可能性越大；其次，诱导缝起裂的角度也会影响其转向，起裂方位与最大主应力夹角越大，诱导缝沿天然裂缝转向越容易。文章还分析了复杂裂缝性地层诱导缝延伸规律，直观地再现了诱导缝依次打开天然裂缝并分叉的现象，并证明了只有诱导缝沿天然裂缝转向才可能形成复杂诱导缝体系。     

应用数值模拟方法分析水平井井网高含水原因

 水平井是有效开发低渗透油藏的主要技术之一,研究水平井开发过程中的产水规律对于该项技术的成功应用具有重要指导作用。在分析常规数值模拟中处理裂缝存在缺陷的基础上,建立新的考虑裂缝的水平井数值模拟方法,研究裂缝与水平井筒不同夹角、裂缝条数、单翼缝长、导流能力等因素对水平井产量和含水率的影响。数值模拟研究结果表明,裂缝参数中对采出程度影响最大的为裂缝条数,其次为单翼缝长和导流能力。将该方法应用于水平井试验区,利用建立的模型对水平井井组的生产动态进行模拟分析,认为水平井含水率高的主要原因是水平井部分人工裂缝与注水井人工裂缝沟通。由此提出将部分水井关井或者封堵现有人工裂缝后重新压裂新裂缝的调整方案。调整方案进行现场应用,取得良好的增产效果。     

压裂水平井裂缝参数优化研究

裂缝是影响压裂水平井产能的主要因素,为了成功的压裂水平井,在压前的施工设计中要充分考虑裂缝参数的优化.利用电模拟实验研究了裂缝参数与压裂水平井产能的关系,所考虑的裂缝参数包括水平井筒与裂缝夹角、裂缝长度、水平井筒长度、裂缝数目、裂缝位置及裂缝间距等.研究表明产能随水平井筒与裂缝夹角的增大而增大,超过45°后产能增加的趋势变缓;产能随裂缝长度的增加而增加,但在具体的油藏地质条件下存在最优的裂缝长度和水平井筒长度的匹配;实验中压裂水平井的最优裂缝数为3~5条,其中外裂缝对产能的贡献最大;产能随裂缝间距的增大相应增加.裂缝参数的优化研究可为压裂水平井的施工设计提供理论性指导.     

气藏压裂水平井裂缝参数优化分析

裂缝参数是影响压裂水平井产能的主要因素,为了优化合理的裂缝参数,建立水平井及裂缝耦合的数学模型,该模型综合考虑压裂水平井长度、井筒摩擦阻力、裂缝条数、裂缝长度、裂缝导流能力、裂缝间距等影响因素,应用Green函数和Newman乘积原理,给出压裂水平井不稳定渗流下的产能求解方法。研究表明:压裂水平井产能随着裂缝导流能力的增加而增大,但是当导流能力增加到一定程度后,产能增加的幅度开始逐渐变小。对于压裂水平井存在最优的裂缝导流能力;对于裂缝条数已知,压裂水平井长度存在一个最优值;对于水平井长度已知,则存在最优的裂缝条数;裂缝条数与水平井长度之间存在最优的匹配关系。