深部泥页岩水化特性研究

石油工程深部泥页岩吸水量很小,但也易产生严重水化井塌。室内用X衍射仪分析深部泥页岩黏土矿物成分构成主体为伊蒙混层。常温压浸泡泥页岩块,蒸馏水浸泡后岩块强度迅速降低甚至破碎,饱和KCl溶液浸泡强度降低30%~40%,K+向岩块内部运移防止黏土矿物水化。扫描电镜观察深部泥页岩分布大量不规则微米级孔缝,自由水分子在毛管力作用下进入岩体内部,黏土胶结物溶解强度下降及高强度缝尖应力导致岩石微裂缝不断扩展发生破坏。现场钻井宜使用K+抑制黏土矿物水化,钻具提放及停开泵应平缓防止损伤井壁泥页岩体。     

泥页岩膜效率计算新方法

泥页岩膜效率是泥页岩井壁稳定力学-化学耦合分析中的一个极其重要的参数,膜效率值的测量精度直接影响力学-化学耦合作用下泥页岩井壁稳定性分析的精度。在实验研究的基础上,分析了目前文献中给出的膜效率计算方法存在的问题,给出了新的膜效率计算方法,并将计算结果和文献中方法的计算结果进行了对比与实验验证。结果表明,利用新计算方法得到的膜效率值比文献中方法得到的膜效率值大,相差的幅度随渗透率的增加而增加,说明泥页岩的膜效率与岩石的致密程度密切相关。     

路基填料试验与压实控制的关系

本文以广东省江肇高速公路第G7标路基标施工为背景,从试验检测的角度出发,详细阐述了路基试验对路基填筑的重要作用,并就如何进行路基填筑质量控制提出个人意见建议,以供业内同行共同参考借鉴。     

水敏性泥页岩地层孔隙压力预测方法 研究

基于平衡压实理论的等效深度法、Eaton法是砂泥岩地层孔隙压力预测最为常用的方法之一,基于声波、密度、电阻率等测井曲线合理构建正常压实趋势线则是该类方法可靠、准确的基础与关键。但对水敏性泥岩而言,由于与水基钻井液长时间接触产生强烈的水化作用,导致测井数据不能准确反映地层的真实压实状况,从而导致地层孔隙压力测井预测难度大、精度低。鉴于此,在泥页岩组分特征测试分析基础上,实验研究了钻井液作用下水化对泥岩声波时差、电阻率以及密度的影响,进而建立了泥岩去水化方法及考虑水敏性泥岩水化作用的正常压实趋势构建方法,形成了适用于水敏性泥岩地层孔隙压力的预测方法。应用该方法对北部湾某区块部分井进行预测,与实测值吻合程度较好,具有实用性。     

基于热模拟实验的富有机质泥页岩孔隙演化研究进展

富有机质泥页岩是非常规油气领域重要的研究对象,揭示其孔隙演化特征对于研究页岩油气赋存机理具有重要意义,并为页岩油气资源评价以及勘探开发提供参数。热模拟实验结合扫描电镜,气体吸附和高压压汞等实验技术手段可应用于泥页岩孔隙演化的研究。相比于开放体系和封闭体系,半封闭半开放实验体系的设计是更接近地下真实地质过程,其更适用于孔隙演化的研究。富有机质泥页岩孔隙演化是有机质和矿物在高温高压及流体等多因素长时间共同作用的结果,基于热模拟实验条件下总结归纳了富有机质泥页岩孔隙演化特征(有机孔和无机孔两个方面)、孔隙演化主要控制因素(有机质生烃作用,矿物转化和压实作用)以及孔隙演化模型。尽管热模拟实验实现了对同一泥页岩样品全孔隙演化阶段的研究,但孔隙演化的研究还不够系统,问题在于:泥页岩样品在热模拟实验高温高压条件下易碎裂,导致样品制备上的困难;热模拟实验温压条件很难模拟地下真实成岩和生烃的过程;热模拟实验成本较高导致其不能大量开展,因此得到的样品和孔隙相关参数的数据也不够充足。如何系统地研究富有机质泥页岩孔隙演化也正是未来需要关注和研究的重点。     

泥页岩井壁稳定性及钻井液密度优化

泥页岩中的井壁不稳定性会导致许多问题及严重的后果,尤其是在使用水基泥浆时,主要包括水敏页岩和硬脆性页岩井壁失稳。页岩中的井壁稳定性是一个非常复杂的现象,它需要考虑到与之相关的每一个因素。本文集中论述水基泥浆同页岩之间的液力机械作用和化学机械作用并建立了考虑渗透压在内的计算所需最小泥浆比重的解析模型。通过实例计算阐述了井壁稳定性敏感性分析的方法及步骤。     

东营凹陷古近系泥页岩储层微观结构特征研究

以济阳坳陷东营凹陷沙河街组三段-四段为研究对象,对重点取心井进行厘米级岩心观察描述。结合薄片鉴定、X射线衍射分析、扫描电镜观察、激光共聚焦分析、地球化学测试等方法明确了东营凹陷古近系泥页岩矿物组成、岩石类型、有机地球化学等基本特征。对古近系泥页岩进行岩相类型划分;对储层微观结构特征进行分析。结果表明:1研究区泥页岩岩相划分为4个大类,11个亚类;2研究层段主要发育贫有机质块状混合细粒沉积岩、中有机质纹层状灰岩、中有机质纹层状混合细粒沉积岩、富有机质夹层状灰岩、富有机质页岩黏土岩、层状细粉砂岩和层状白云岩7类岩相;3综合孔隙、裂缝发育程度和储集空间连通性等特征,认为富有机质的夹层状灰岩及富有机质页状黏土岩为最有利岩相类型。     

层理性泥页岩大斜度井井壁稳定性研究

层理性泥页岩的井壁失稳是制约深部油气钻井成功的关键问题之一。由于强度的各向异性,钻进大斜度井时更容易发生严重的井壁失稳问题。根据多孔介质弹性力学理论,建立了大斜度井井周应力状态,采用双重坐标转换,得到了井周集中应力在层理面上的分布。层理弱面和岩石基体均采用莫尔-库仑破坏准则,建立了层理性泥页岩大斜度井井壁稳定分析方法,综合考虑了层理面产状、井斜方位和地应力等因素的影响。研究结果表明,对特定产状的层理面而言,井斜角和方位角对井壁稳定性有重要影响。当井斜角超过一定角度后,坍塌压力急剧升高,井壁失稳风险增大,维持井壁稳定需要的钻井液密度较高,向水平最大主应力方向钻进大斜度井时坍塌压力最高,井壁失稳风险最大,应尽量避免井眼方位与水平最大主应力方向一致。     

基于能量最小原则的高铁填料压实过程振动参数优化

为了动态优化高铁路基碾压参数,以提高高铁路基填料碾压效率,提出了一种基于振动能量最小原则的振动参数优化方法。首先,开展室内振动压实试验,以建立振动参数与干密度之间的定量关系;其次,采用改进神经网络方法建立干密度增量预测模型,构建基于能量最小原则的压实过程振动参数优化方法;最后,基于Modbus通讯协议,优化设计出振动参数可调的智能振动压实仪,并通过振动压实试验验证优化结果。研究结果表明：振动强度达到阈值后,进一步增大振动强度会导致压实仪发生“跳振”,严重影响振动设备使用寿命;改进神经网络模型能够较好用于预测干密度增量;提出适用于动态优化的遗算法(genetic algorithm,GA)算法的最佳参数,即种群数量为150,选择概率为0.9,交叉概率为0.6,变异概率为0.05;在此最佳参数下,能有效保证动态优化方法的准确性;采用优化后振动压实方案能够减少振动能量127.58 J,占优化前能量输出的25.61%,填料破碎率减小0.9%。     

宁明非饱和膨胀土的抗剪强度

用GDS非饱和三轴试验系统对宁明膨胀土进行了饱和状态下的固结排水试验以及控制基质吸力的非饱和三轴排水试验,分析得到了不同基质吸力下非饱和土的总粘聚力及吸附强度与吸力之间的关系.并对试验结果进行了数值拟和,由此获得了宁明膨胀土非饱和抗剪强度表达式.将参考文献中同类试验结果代入,同样满足此关系.     

宁明非饱和膨胀土静止侧压力系数

针对现行工程中土的静止侧压力系数K0大多依经验确定并取定值的缺陷,利用GDS三轴系统对两种宁明非饱和膨胀土开展了系统的室内K0固结试验研究,获得同种性质土的K0是含水率及围压的函数、其值随含水率和围压的增大而增大的变化规律．在此基础上进一步导出K0与含水率及围压之间的量化关系式．     

基于Tsvankin参数页岩储层各向异性强度预测

在页岩气勘探开发过程中,各向异性强弱与储层品质、地震波速度、岩石脆性、岩石弹性参数等都有关系,所以对页岩各向异性特征的定量描述具有重要意义。综合考虑页岩页片状层理大量发育,基于VTI介质模型对页岩进行模拟,通过对Thomsen参数简化而利用Tsvankin参数进行页岩各向异性表征,然后以叠前偏移结果为基准,修正均方根速度使得叠前偏移后的CRP道集层拉平效果明显,迭代计算出使得叠前偏移效果最优时的各向异性强度的Tsvankin参数值,并利用Tsvankin参数对叠前道集剩余时差进行校正,最后输出Tsvankin参数数据体,分析Tsvankin参数与页岩层脆性发育及储层性质的关系。将该方法应用于四川长宁"宁201"井区的下志留统龙马溪组页岩,综合地震资料分析发现Tsvankin参数谱值域范围与页岩脆性概率分布趋势正相关,能够预测页岩储层各向异性强度并能反映页岩地层脆性强弱,在"甜点"预测中有一定的指导意义。     

新型膨胀土膨胀力测试仪器的研制及测试应用

膨胀土的膨胀力导致的工程事故是迄今为止尚未解决的世界性技术难题之一,膨胀力作为评价膨胀土力学性质的重要指标之一,提高其测量的准确性具有重要意义.文中研制了一种无扰动、可控制饱和的膨胀力测试仪器,克服了传统方法中难以严格控制试样饱和、在反复的压缩和膨胀过程中体积不能保持恒定而导致的试样扰动和测试过程复杂等缺点.研制的新型膨胀压力测试仪器具有可主动控制饱和、能严格控制体积恒定、测试耗时少、结构简单、操作方便和数据可靠等特点.通过新型膨胀力测试仪进行了膨胀力的测试验证和分析,结果表明：在相同干密度条件下,膨胀土的最大膨胀力随初始含水量的增加而降低,膨胀土的最大膨胀力随初始含水量呈幂函数相关关系.     

改良膨胀土筑堤压实度控制标准研究

针对宁淮高速公路石灰改良膨胀土路堤填筑过程中用干土法标准击实试验结果作为标准压实度难以达到要求的问题,进行了干土法和湿土法室内标准击实试验．试验结果表明干土法标准击实所得的最大干密度要大于湿土法标准击实所得的最大干密度,且有较大差别．根据宁淮高速公路实际施工状况,采用湿土法标准击实试验结果作为压实度控制标准是符合现场实际的．试验段碾压后现场CBR试验结果表明,改良土的CBR值满足规范要求,说明用湿土法标准击实试验结果作为宁淮高速公路路堤填筑控制标准能够满足工程质量要求．     

矩形孔烧结页岩砖砌体抗压强度及弹性模量研究

为研究矩形孔烧结页岩砖砌体抗压强度和弹性模量,以砂浆强度为试验主要参数,对9个矩形孔烧结页岩砖砌体试件和9个烧结粘土砖砌体试件进行抗压强度试验,总计18个试件,进行抗压强度试验,由试验结果分析砌体试件破坏的3个阶段以及试件应力-应变关系。试验结果表明,现行砌体规范中的砌体抗压强度平均值计算公式fm=k1fα1(1+0.07 f2)k2适用于矩形孔烧结页岩砖砌体,且安全储备较大,矩形孔烧结页岩砖砌体弹性模量也完全符合现行规范要求。     

南宁-友谊关高速公路宁明段膨胀土土性研究

针对以往在膨胀土粘土矿物认识上的局限性、现行规范中判别土的膨胀潜势方法的缺陷以及公路施工中遇到的严重膨胀土工程地质灾害等问题,对广西南宁-友谊关高速公路宁明段膨胀土的物质成分、理化特性及工程性质等开展了多项试验研究.分析了膨胀土的成因类型、分布特征及干燥活化作用的影响.扫描电子显微镜(SEM)和X-射线衍射(XRD)鉴定结果表明:宁明段膨胀土的主要粘土矿物成分为高混层比伊利石/蒙脱石(I/S)混层矿物,而不是伊利石.本研究还对该土的膨胀势做出了较为合理的判断,并提出了处治路基病害的方法.     

基坑支护技术在膨胀土地区的应用初探

在膨胀土地区进行基坑施工时,要尽量保持土体的原始应力状态和物理性质,密切注意地表水和地下水的分布及活动状况,尽可能缩短临空面土体暴露时间,以免水土相互作用,给工程带来极大危害.土钉墙是由土钉(包括网面)与土体共同作用而形成的复合土体,较完备地保持了墙后土体原有的结构整体性,从而有效遏制了膨胀土的侧膨胀压力,该技术运用于膨胀土地区基坑支护是行之有效的.     

生物技术改良膨胀土探讨

将生物技术引入膨胀土改良问题中．根据不同类型的膨胀土筛选出生命力强、能消除或显著减弱土的胀缩性．且能促进自然生态环境良性发展的菌种．通过调查发现可以利用某些微生物的助滤、疏水作用或改变粘土矿物表而电荷电性的特性,削减结合水膜的厚度。提高膨胀土的抗剪强度．     

膨胀土的循环胀缩特性试验研究

膨胀土分布的大多数地区气候都存在明显的干湿循环特征.这种气候的干湿循环会引起膨胀土含水量的变化,导致膨胀土发生胀缩循环效应.文章主要研究了合肥膨胀土的胀缩循环特性,试验结果表明,土样经过一个膨胀-干缩循环后再回到初始含水量点,土样的高度有所增加,不再是未膨胀前的高度,即膨胀与收缩并非是可逆的;膨胀土经过循环胀缩作用后,土体的胀缩性减弱,其抗吸水与抗失水的能力也随之下降;土的微结构变化主要集中在前几级循环胀缩过程中.