克深气田储层地质力学特征及其对开发的影响

克拉苏构造带深层裂缝型致密砂岩气藏经历强挤压构造变形,复杂的现今地应力场和天然裂缝系统导致储层非均质性和各向异性较强,不同构造之间和同一构造不同位置的气井产能差异明显。为明确影响该区天然气开发中的地质主控因素,在井筒一维地质力学参数评价和构造格架搭建的基础上开展了克深气田储层地质力学建模,深入分析克深气田多个构造带储层岩石力学性质、现今地应力场及天然裂缝的发育特征,归纳总结不同构造带、同一构造带不同部位及不同层位的储层地质力学特征,并结合克深气田典型井的开发现状,建立地质力学特征与产能的关联,最后,针对不同类型的气藏分别提出与之匹配的布井原则。研究表明：（1）不同构造类型气藏地应力场分布特征差异较大,应力方位与天然裂缝产状之间的关系也有明显不同;（2）气藏内储层地质力学属性呈现自分层特征,其直接影响储层孔隙度和渗透率分布;（3）气藏内部处于应力低值、裂缝走向与水平主应力方位之间夹角小的位置,储层渗透性能较好,单井产能更高。研究不仅为储层评价和气藏描述提供了有力的补充,同时也为井位优化提供有利的依据。     

井田采动对下伏油田地层应力场影响分析

针对康北煤田与科尔康油田局部重叠的现状,以工程地质、地质力学的理论为基础,建立研究模型,通过有限元方法计算、数值模拟分析,重点研究煤矿开采产生的垂向与水平向地应力变化,井田采动对下伏油田地层应力场影响,结果表明:煤矿的开采对煤层下含油地层地应力的影响非常微小,不会对油田的开采造成影响。为井田和油田互不干扰、安全生产提供依据。     

油气储层开发程度对地质力学的影响规律

为研究油气储层注采不平衡引起的孔隙压力变化对地质力学造成的影响,通过建立含密闭断层的多孔介质弹性储层地质力学模型,分析正应力与剪应力的相关关系,研究了储层压力变化对断层附近水平地应力场的影响规律。结果表明:孔隙压力变化使得密闭断层附近产生剪应力,并造成储层地应力场大小和方向均发生变化,受剪应力出现的影响,地应力大小发生更大程度的线性降低;地应力方向也可能发生偏转,偏转角度是孔隙压力变化、断层夹角、岩石泊松比的函数;在考虑脱水作用与顶板效应后,储层压力变化对上覆盖层的地应力也会造成一定范围的影响,以渤海岐口18-1油田为例,评估了储层压力衰竭对盖层地应力场的影响范围不超过20 m。     

珠江口盆地潜山储层地质力学及压裂参数优化研究

珠江口盆地珠一坳陷惠州27-1井区作为潜山油气储层，压裂层段厚度大、层数多、非均质性强、压裂改造难度大，对于人工裂缝的在潜山储层中的拓展延伸规律认识困难。针对此问题，首先建立动态参数测井解释模型，并与静态岩石力学数据协同校正，建立一维岩石力学剖面；结合深部成岩理论，建立三维地质力学模型，真实模拟研究区块成岩环境；最后基于三维地质力学模型，研究排量、液量、砂比、前置液占比、射孔层位厚度等参数对裂缝纵向和平面延伸规律的影响，优化压裂设计。结果表明，惠州27-1区块，杨氏模量平均值为45.47GPa，最大水平主应力平均值为100.91MPa，最小水平主应力平均值为80.98MPa，泊松比平均值为0.30。排量6-7(m3·min-1)、液量600-700m3、砂比10-15%、前置液比例50%-60%、射孔厚度8-11m为最优施工参数，为现场施工提供指导意见。     

地质力学模型试验过程中关键技术研究

基于地质力学模型试验,分别从地质力学模型试验相似比尺的选择、相似材料的选择、模型的制作、模型的开挖与支护和数据的采集与分析5个部分阐述了试验过程中的关键技术问题.结合山东大学岩土中心的大型三维模型试验,重点分析了相似材料的选择、模型制作过程中的注意事项,包括模型试验台的设计、测点的布置、应变片的选择与粘贴、温度补偿与连接导线、模型的堆砌和应变块的埋设.这些关键技术影响着模型试验的成败,因此模型试验过程中的关键技术的研究对于地质力学模型试验具有一定的指导意义.     

拱坝地质力学模型试验技术探讨

本文对拱坝地质力学模型试验研究的几个重要技术问题作了初步探讨.文中论述了模型类型及模型比、模型制作、模型坝及坝基模拟技术、加荷方法、量测系统及试验程序等内容方面的一些新见解和提供的新试验技术.并针对这类试验目前存在的关键问题,提出了改革的途径.     

地质力学特征评价新方法在导向钻井优化中的应用

针对常规导向钻井技术在适用范围、预测能力与运行成本等方面的局限性,在考察岩石物理及力学参数和地球物理信息之间定量关系的基础上,将地震反演、地质统计、地震属性分析、岩石力学方法与钻井工程实际需求密切结合,提出地质力学特征评价新方法,基于其对导向钻井系统进行优化。新技术以常规地震和测井资料为基础,充分结合钻井、录井等实钻信息,钻前建立地质力学初始模型用于钻井设计,钻进过程中参考实钻资料随钻修正并更新钻前模型用于钻井工艺实时优化,其关键环节是准确预测钻头前方待钻地层的强度、地应力、孔隙压力、坍塌压力、破裂压力等力学参数。以井壁稳定预测及其工程运用为重点,论述导向钻井优化中岩石力学理论和地球物理算法结合运用的思路与技术流程,将该方法在西南、西北复杂探区进行应用。现场应用表明,优化的导向钻井系统可以达到理想的参数预测精度与工艺优化效果,指导安全、优质、快速、低成本钻井的能力得到了提高。     

地质力学模拟试验系统研究进展及关键技术

总结了几项地质力学模型试验技术的研究成果,分别从地质力学模型试验相似比尺的选择、相似材料的选择、模型的开挖与支护和数据的采集与分析4个部分阐述了试验过程中的关键技术问题,最后对地质力学模型试验系统的发展趋势进行了阐述。     

工程地质力学及其应用中的问题

随着地质力学的提出与应用,在实际工程建设中,解决实际工程问题的能力得到很大的提高,但是实际中,仍然存在迫切需要解决的工程问题。虽然关于工程地质力学的一些相关理论、方法与技术逐渐走向成熟,但是,作者认为工程地质力学及其应用中的问题仍然值得我们关注。本文通过对工程地质力学、岩石分类与地质体的简单介绍,分析目前我国工程地质力学所面临的问题,探讨工程地质力学及其应用中的问题,并提出一些建议,进一步提高解决实际工程问题的能力,促进我国工程地质力学的发展。     

特厚煤层沿底全煤巷道锚杆支护技术可行性研究

为了解决大木厂煤业特厚煤层沿底板全煤巷道支护难题,分析了煤岩体地质力学参数测试结果,掌握特厚煤层地应力和煤岩体强度特征,模拟研究了不同锚固长度下锚杆(索)锚固效果,设计了锚杆和锚索锚固性能试验方案,并在井下进行试验。试验结果表明,特厚煤层沿底板全煤巷道适合采用锚杆支护技术,并根据井下应用环境,提出了相应的改进措施。     

小样本数据下三维地应力反演分析

对于地下矿山等工程,初始地应力场的有效获取意义重大,但由于地质情况复杂,实测数据不足等原因,小样本数据下的三维地应力反演分析不易进行。本文在进行现场应力测量的基础上,提出了一种以边界荷载法为基础,结合反向传播神经网络（back propagation neural network,BP）的Flac3D地应力反演改进方法。以建个元高速公路五老峰隧道为示例,首先通过建立反演区域的三维地质模型,通过边界荷载法试算各边界条件的大致范围,再利用BP神经网络的非线性特征建立反演参数与地应力之间的函数关系,最后进行正算反推求解反演最佳边界条件。实测值与反演值进行对比,误差在可接受的范围内,证明了该方法在复杂地质体地应力反演中的可靠性与实用性。     

多参数位移反分析优化设计与约束反演

针对岩土工程位移反分析，提出一般地应力场优化设计的数学形式，构造了岩层变形破坏的结构性计算模型。应用以有限元和约束优化为基础的正定式化方法进行了多参数约束反演，并编制了计算程序。通过地应力参数和岩层结构模量的数值反演算例，说明优化设计和约束反演能同时有效地识别多个参数，可提高反演可靠性和准确度，且能保障计算稳定性。     

非均匀地应力下蠕变地层套管的载荷分布

地层蠕变效应是引起套管损坏的主要原因之一,在非均匀地应力下,如何计算蠕变地层作用于套管上的最终稳定载荷是一个非常困难的问题.将套管看成弹性体,把地层视为无穷大的粘弹性体,建立了非均匀地应力条件下蠕变地层的开尔文模型本构方程,运用应力分析法和拉普拉斯变换法,求解出非均匀地应力条件下蠕变地层套管的载荷,并分析了套管载荷的分布.结果表明,当套管刚度较大时,经过足够长的时间,套管载荷趋于一个稳定的最大载荷分布,且其值接近于完全弹性解.     

苏里格气田岩石力学场建模研究

以苏里格气田为例, 运用多元回归分析的方法对常规测井曲线和岩石力学参数之间的函数关系进行分析, 并运用地质统计学的方法建立非均质的岩石力学参数场, 准确认识储层的岩石力学参数。研究结果可以为气田后期水力压裂过程中压裂设计提供依据, 降低压裂设计计算过程中的误差, 有利于得到更为准确的水力压裂裂缝形态, 降低气田开发风险。     

大型复杂曲面零件加工余量均布优化问题研究

提出通过曲面的初始匹配和精确匹配来实现余量分布的优化，初始匹配决定后续算法的变量空间；精确匹配获得最佳的曲面匹配姿态及最佳的余量分布，精确匹配采用最小二乘方法构造评估函数，应用遗传算法和单纯形法混合寻优，直接对问题涉及的曲面匹配变换矩阵的6个未知量求解，应用结果表明该方法具有易地实现，算法稳定等特点，较好解决了大型复杂曲面类零件加工余量计算问题。     

巷道耦合支护优化设计

采用改进型空心包体应变计,对平顶山八矿进行了地应力的实际测量,并得到矿区地应力测试结果和分布规律;得出了计算区域初始地应力场相应的应力回归公式,并且分析了矿井地应力的分布特征.在此基础上,用有限元法经过对比分析,对平顶山八矿"二水平戊二回风上山"通风巷道进行了优化分析和耦合设计,并对优化前后巷道进行有限元数值模拟.结果表明,在已知地应力基础上对巷道的优化设计可以到达令人满意的效果,做到有的放矢.     

地力学模型在坝工结构试验中的应用和发展

本文阐述了坝工静力模型试验中的三种模型——常规模型、混合模型和地力学模型——的特点、应用范围及相互关系。指出它们从不同侧面论证坝体-地基系统的强度和稳定,它们相互补充而不能相互取代。文章还着重分析地力学模型中“全相似”准则的运用及模型材料单块变模同组合变模间的关系。系统地介绍了意大利“结构和模型试验研究所”(ISMES)地力学模型试验程序,并提出自已的看法。     

一种实现复杂初始地应力场精确平衡的通用方法

初始地应力场是岩体工程结构有限元分析的重要初始条件,为了实现初始地应力场平衡,传统做法是在计算模型上施加与之相平衡的外荷载(体力、边界力),但外荷载往往组成复杂甚至不可知,且施加边界荷载所要求的模型边界条件通常与初始地应力平衡后结构计算分析所要求的模型边界条件不一致,这就为初始地应力场平衡带来了困难.为此,本文提出了一种可以实现复杂初始地应力场精确平衡的通用方法,该方法的基本思路是直接在有限元计算模型中施加结点荷载来与初始地应力场进行平衡,从而完全避免了由于外荷载的不可知以及边界条件不一致性所带来的困难;此外,由于所施加结点荷载是直接由初始地应力场通过单元积分计算出来的,故可实现初始地应力场的精确平衡.算例分析表明,所提出的方法不仅简便易行,且精度很高,是一种实现复杂初始地应力场平衡的通用方法.