地连墙成槽施工对周边环境的影响及控制

以苏州地铁5号线某车站地下连续墙施工为研究背景,采取了增加导墙刚度、选择合适成槽机械、合理划分槽段、间隔施工地连墙槽段及控制泥浆参数等控制措施,并对槽长、土体摩擦角、泥浆液面高差等影响地连墙槽壁稳定性的因素进行了分析.采用现场监测的方式对土体水平位移、地表沉降、建筑沉降与建筑倾斜进行监测,研究地连墙施工过程中的地层稳定和变形规律,结合研究结果对工程中的地层变形控制措施进行评价.研究结果表明:浅层土体受到扰动较大,土体变形明显,最大土体水平位移发生在地表;深层土体受到扰动较小,土体变形随着深度的增加而减少;现场采取的地层控制措施所产生的土体变形均在控制范围内.     

页岩形变及破坏特征研究进展及展望

随着常规油气资源的减少,页岩油气等非常规资源的加速开发,如何获得准确的页岩力学参数为钻井与压裂提供指导是中外学者研究的方向。从页岩岩石力学的室内实验(如单轴、三轴、声波实验等)、理论研究、数值方法(如有限元、离散元等)三方面对页岩的应力-应变特性、岩石破裂模式、本构模型与强度理念等研究进展进行综述,得出如下结论:页岩的形变特征主要脆性为主,且峰值应力表现出明显层理相关性;页岩的破坏特征与层理方向、围压、裂缝特性、埋深、浸泡液体等具有密切联系;页岩内部具有大量微孔隙、微裂缝,其本构模型主要基于损伤理论建立;强度准则主要基于单一弱面准则与横观各向同性建立。展望了如3D打印技术与页岩模型相结合,打印出给定参数的类岩石样品;考虑多耦合因素控制及多弱面结构下的本构模型和岩石破裂准则等岩石力学研究前景。     

富水砂层大断面暗挖隧道施工地层演化

对于施工环境复杂的暗挖隧道工程,科学合理掌握施工地层演化过程是安全施工的前提.以北京地铁12号线光熙门站—西坝河站区间富水砂层大断面暗挖隧道工程为研究背景,借助FLAC3D有限差分软件,对工程设计施工方案进行模拟,得到了施工过程中地层孔隙水压力、地层沉降损失演化过程,并与现场监测数据进行对比验证,为工程施工规避风险源提供参考.结果 表明:施工掌子面孔隙水压力集中位置主要在暗挖隧道上方注浆形成的"注浆拱"拱顶以及断面未注浆范围;隧道施工过程中,沿施工掘进方向在施工掌子面前、后10 m到掌子面位置范围内,是发生涌水关键位置;地层沉降值经历了由沿中轴线对称分布到集中在中轴线位置处的变化过程,最后沉降值沿中轴线对称分布,导洞1施工掌子面处地表沉降值稳定在12 mm左右;初期支护拱顶沉降以及拱脚水平收敛均分别在45、30 d达到稳定;现场反馈的施工信息与模型计算地层演化过程相吻合,计算结果可为富水砂层大断面暗挖隧道施工方案的选择提供参考.     

体积压裂套管剪切变形载荷分析及强度设计

页岩气开发过程中井筒穿越天然裂缝/断层,体积压裂时天然裂缝/断层容易被激活,导致套管剪切变形,套管内径缩小,井下工具无法下入。目前对套管剪切变形条件下的受力分析较少,现有研究主要采用套管Mises应力屈服准则判断套管失效,该准则对于套管大剪切变形问题已不适用。为探究天然裂缝/断层滑移导致的套管剪切变形问题,建立套管-水泥环-地层组合体有限元模型,对位移载荷作用下的套管力学行为进行研究。分析了各因素对套管受力及缩径量的影响,并提出套管缩径量与应力相结合的套管外载设计方法。研究结果表明:套管剪应力及Mises应力随地层滑移量增大而增大,在10 mm滑移量作用下,套管Mises应力已超过屈服强度,建议采用剪切载荷进行强度校核;套管缩径量主要集中在距离滑移面1 m范围内,套管局部区域出现膨胀现象;考虑套管变形量的载荷设计可以有效防止体积压裂过程中套管变形导致压裂工具无法下入的问题。     

白酒窖泥中乳酸菌分离鉴定及其发酵产挥发性风味物质比较

从白酒窖泥中分离得到11株乳酸菌,经16S rDNA基因序列同源性分析,鉴定为1株短乳杆菌、1株鼠李糖乳杆菌、2株干酪乳杆菌和7株铅黄肠球菌。 分析了11株菌MRS培养基发酵产乳酸性能,结果表明:乳酸产量与菌群生长呈正相关,鼠李糖乳杆菌L₉、干酪乳杆菌L₁₀与L₁₁发酵液乳酸含量较高,分别为15.74、15.58、14.74g/L。4株代表菌相同条件下发酵高粱培养液产挥发性风味组分,共有物质13种,包含了白酒中重要香气成分:乙酸、己酸、乙酸苯乙酯和苯乙醇,且乙酸、己酸相对含量较高。各菌产可挥发性组分差异明显,相对含量较高的化合物种类为:短乳杆菌L₅产烷烃类化合物(27.91%),铅黄肠球菌L₈产醇类化合物(43.14%),鼠李糖乳杆菌L₉产酯类(7.35%)、酮类(3.61%)和吡嗪类(3.3%)化合物,干酪乳杆菌L₁₁产酸类(27.98%)和芳香类(5.96%)化合物。仅有短乳杆菌L₅产四甲基吡嗪,短乳杆菌L₅和铅黄肠球菌L₈可明显产乙醇,鼠李糖乳杆菌L₉和干酪乳杆菌L₁₁产3-羟基-2-丁酮。这些物质对白酒风味和口感有重要影响。研究显示,窖泥中各种乳酸菌特征不一,对白酒酿造有不同影响。本研究旨在为进一步挖掘白酒酿造功能微生物、拓展乳酸菌的应用提供理论依据。     

鄂尔多斯盆地天环坳陷北部山1－盒8段地层水地球化学特征及成因

通过对天环坳陷北部地区山1-盒8段地层水水文地球化学特征等研究,揭示地层水成因,为该区下一步气水关系研究和天然气勘探开发提供基本依据。研究表明,天环北部地层水矿化度较高,偏酸性,离子组成以Cl~-、K~++Na~+和Ca~(2+)为主,水型为氯化钙Ⅳ型和Ⅴ型水,反映所处环境有利于气藏的聚集和保存。地层水特征参数中除变质系数较大外,钠氯系数、钙镁系数和脱硫系数均较小,反映了山1-盒8段地层水浓缩和变质程度较深,地层封闭条件优越,是良好烃类聚集区。此外,通过对比水体环境中各离子组分的富集和损耗状态,分析认为研究区山1-盒8段地层水成因与蒸发浓缩作用、水-岩相互作用和流体混合作用等有密切关联,属于原始沉积成因水且经历了较强浓缩变质作用。     

压裂液侵入对页岩储层导流能力伤害

大规模水力分段压裂是页岩气等非常规资源高效开发的关键技术。页岩气井返排率一般较低,大量的压裂液长期滞留地层对储层岩石、支撑剂强度等造成一定的伤害,影响页岩储层压裂改造长期效果。针对该问题,通过室内试验模拟研究现场压裂前后气测导流的变化规律,对压裂液伤害程度进行表征。结果表明:压裂液侵入降低了支撑剂、页岩岩石强度,导致支撑剂破碎率、岩石嵌入程度加剧,导流能力伤害达到60%以上;使用大粒径支撑剂、较高铺砂浓度,优选破胶性能好、低残渣、防膨性强的压裂液,能有效提高导流能力,降低压裂液伤害程度。研究结果对页岩地层压裂设计,降低压裂液伤害提高产量提供参考。     

普光气田地层水启动压力梯度实验研究

针对现有的地层水启动压力梯度计算模型计算结果差异大的问题,选取四川盆地普光气田早三叠纪飞仙关组超深层碳酸盐岩储层标准岩心,开展了储层温度条件下的地层水启动压力梯度实验测试,根据实验测试结果建立了地层水启动压力梯度计算模型,对比分析了不同地层水启动压力梯度计算模型的计算结果,分析了影响地层水启动压力梯度的主要因素,以普光气田为例进行了实例计算和分析。结果表明:地层水启动压力梯度随渗透率的降低而增大,在渗透率相对较低时,地层水启动压力梯度随着渗透率的降低急剧增大;地层温度影响地层水黏度,从而改变地层水在细小孔道中流动时的非牛顿特征,进而影响地层水启动压力梯度的大小;储层渗透率和地层水黏度是影响地层水启动压力梯度大小的主要因素;普光气田Ⅱ、Ⅲ类储层地层水启动压力梯度较大,要准确描述气藏水侵规律,需考虑储层的地层水启动压力梯度。     

鄂尔多斯盆地延长组陆相页岩孔隙演化模式与影响因素

储层孔隙对页岩气赋存状态和流动机制具有关键控制作用。页岩孔隙演化模式研究能够深化页岩成储机理的认识,但目前相关研究仍然薄弱。以鄂尔多斯延长组陆相低熟页岩(镜质体反射率R_o=0.73%)为研究对象,开展热模拟实验,结合X射线衍射(X-ray diffraction, XRD)分析、低压氮气吸附、高压压汞(mercury intrusion capillary pressure, MICP)测试,分析不同成熟度页岩的孔隙特征,深入探讨陆相页岩孔隙演化模式及其影响因素。结果表明,随热演化程度升高,页岩孔隙经历先增加后减小的趋势,孔隙演化受控于有机质生烃、矿物转化和压实作用。有机质生烃能大幅促进总比表面积和总孔体积的增加,矿物转化能促进溶蚀孔和微裂隙的形成,压实作用对中孔和宏孔比表面积和孔隙体积的增长有明显的抑制作用。建立了鄂尔多斯盆地延长组陆相页岩孔隙演化模式:0.73%R_o≤1.37%,有机质大量生烃,孔隙比表面积和体积快速增加;1.37%R_o≤3.84%,由于压实作用及铁方解石充填孔隙,孔隙比表面积和体积减小;R_o3.48%,有机质的芳构化堵塞微孔,孔隙之间的合并使得中孔和大孔体积增加。     

考虑层理效应的页岩压裂模拟全耦合黏结单元法

页岩水力压裂技术是目前最常用的储层改造技术。页岩中存在具有方向性的不连续结构面，使其具有较为明显的层理效应，主要体现为页岩的横观各向同性。为了在水力压裂中反映层理效应，在考虑层理效应的粘结单元方法(CFEM)基础上，考虑了力学场和渗流场的相互作用，推导了界面单元全流固耦合方程。最后，通过水力压裂试验结果与模拟计算结果的对比，展现在不同地应力条件下页岩层理性对水力裂纹扩展的影响作用。在应用该方法时可以根据给定层理方向，模型自动将与层理平行(或近于平行)的粘结面转化为层面界面，而且在整个模拟过程中，不需要引入额外断裂准则，也不需要网格修正，为页岩水压致裂问题的数值模拟提供了新途径。