页岩结构完整性评价的热-流体-变形耦合理论与方法

该文应用连续介质力学理论建立了与蒸汽注入过程相关的热-流-变形耦合问题的基本数学模型;应用全隐式顺序Galerkin有限元数值解方案,对注蒸汽井的热-流体-变形耦合过程进行了数值模拟。结果表明,由于低渗透页岩地层流体高温膨胀导致的超高孔隙压力,有可能产生拉张应力,严重时会导致地层破裂。     

Ⅰ－Ⅱ复合型裂纹亚临界扩展研究

对两种工程材料ＬＹ１２－ＣＺ铝合金和１６Ｍｎ钢的薄板斜拉伸试件进行了裂纹扩展试验研究。提出了用当量裂纹法预测Ⅰ－Ⅱ复合型裂纹亚临界扩展寿命的方法。实验结果表明，当量裂纹法预测复合型裂纹疲劳寿命的方法简单可行。     

孔隙-裂隙双重变形介质中的油水两相流动理论研究

在连续介质力学理论架构下,文章建立了饱和油水两相渗流与变形孔隙-裂隙双重介质耦合作用的理论来模拟裂隙砂岩储层中的油-水渗流,提出了基于双孔隙固相系统变形与油水两相渗流的全耦合力学模型;在对力学模型给予适当简化的基础上,应用解耦的有限元数值解方法对裂隙储层的两相流体压力、饱和度以及储层变形等参数进行了数值模拟;结果表明,裂隙储层流体运动主要由裂隙变形、油/水的PVT特性所决定。     

用有限元迭代法分析有滚柱支架的架空热力管道系统

当架空热力管道系统中有滚柱支架时,热胀的管道与支架问的横向和轴向位移的摩擦系数不同,导致摩擦接触面处于正交各向异性摩擦接触状态.本文提出了处理这种摩擦接触情况的基本思想和分析方法,用有限元迭代法分析计算了有滚柱支架的架空热力管道系统的位移和应力.计算结果表明,影响管线变形的主要因素是沿管道横向的摩擦力.设置滚柱支架使管线在支架处的横向位移为滚动,可以减小摩擦对位移的影响.     

油田注水诱发应力场演化及地层活动机制研究

基于多孔介质理论建立注水诱发应力场变化定量评价的力学模型,利用有限元方法对耦合模型进行求解,分析注水过程中超孔隙压力与应力场演化规律,揭示注水诱发地层活动的力学机制。计算结果表明:注水形成的超孔隙压力控制局部应力场分布,一方面导致垂向、水平有效应力减小,Mohr应力圆左移,地层活动趋势增加;另一方面削弱注水层段水平地应力的作用效果,导致主应力差值减小、Mohr应力圆直径缩小,易于地层稳定。注水诱发地层活动与岩层渗透性能、吸水软化与构造应力环境等组合因素密切相关。     

一种识别储层非均质性的双示踪剂方法

根据非均质多孔介质渗流与示踪剂迁移理论,提出一种识别储层非均质性的双示踪剂方法,通过构建考虑层间绕流的非均质单管模型,对双示踪剂方法进行试验验证。该方法利用两种扩散系数存在明显差别的示踪剂(离子型化学示踪剂溴化钾KBr和颗粒型荧光标记示踪剂荧光碳纳米颗粒Cdot)分别反映非均质多孔介质的总孔隙体积和非均质多孔介质内流动区的孔隙体积,识别储层非均质性和评价注入水的波及状况。结果表明:均质条件下KBr和Cdot的穿透曲线基本重合,而非均质条件下KBr和Cdot的穿透曲线产生分离,且KBr和Cdot在多孔介质中的流体置换率或改变率fv值相差较大;在一定的注入速率条件下,通过分析KBr和Cdot的产出规律及其fv值的变化规律,可识别储层非均质性和评价注入水的波及状况,验证了双示踪剂方法的可行性和有效性。     

稠油注蒸汽热采过程中地层稳定性分析评价

基于多孔介质热-流-变形耦合理论,综合温度、流体渗流、骨架变形等影响因素,建立稠油热采过程中地层稳定评价模型;采用Galerkin有限元全隐式顺序迭代的方法求解耦合模型,开发相应程序定量模拟热采过程中近井壁区域地层温度、压力、有效应力等物理量的空间分布及随时间的变化特征,结合强度准则判断地层稳定性变化.数值模拟结果表明:热采过程中温度升高导致岩层骨架压应力增大,而孔隙流体压力增加则使拉伸应力增大;有效应力受温度、压力影响大幅度改变是导致近井筒区域地层失稳的重要因素.     

冲砂作业用水力旋流器结构参数优选

水力旋流器是一种新型的在油田冲砂作业中用于进行油水、泥砂分离的设备,它是利用离心力代替重力实现液固分离。本文在简单介绍水力旋流器的基本结构和工作原理的基础上,用实验的方法研究分析了水力旋流器的基本结构尺寸和分离效率的相互关系,并对其结构尺寸进行了优选。最后,结合水力旋流器在油田冲砂作业中的应用实例,说明了用实验方法优化设计出的水力旋流器在处理洗井液方面,不仅在方法上简单,而且技术上和经济上具有广泛的应用前景。     

天然裂缝影响下水力裂缝扩展的数值建模分析

为了更好地处理天然裂缝影响下水力裂缝的扩展模拟问题,提出了区域置换与破损单元的概念和方法,在此基础上建立了包括裂缝内流体运动、地层流体渗流和储层应力变形的水力裂缝扩展理论模型方程,运用图形建模数值方法,分析得到低渗透岩石天然裂缝对水力压裂裂缝开展的影响:天然裂缝对水力裂缝端部应力场的改变形成混合裂缝扩展形式;位于水力裂缝端部拉张区域的张性天然裂缝,因为压裂液漏失和因路径改变产生的摩阻力,造成水力裂缝内有效驱动压力耗散,影响了水力裂缝的扩展。裂缝监测报告与数值分析结果一致,验证了数值分析的方法和结果。