碳酸盐岩储层力学特性及可压性评价研究

由于碳酸盐岩油气储层"超深低渗"的特点,所以必须通过压裂改造方可获得商业产能。因此,碳酸盐岩储层的可压性是评价储层能否被有效压裂改造、获得商业产能的关键指标。以川东北通江县碳酸盐岩为例,试验分析了碳酸盐岩储层的岩石力学特性;基于岩石脆性指数、应力—应变曲线、断裂韧性以及抗剪强度初步建立了川东北碳酸盐储层的可压性评价模型和可压性程度分级标准。试验结果表明:岩心微结构致密,矿物组分呈现"高碳酸盐、低石英、少杂质"的特点;岩石抗压强度、弹性模量和泊松比均随围压增加而增大,呈现出低围压下的脆性向高围压下的延性转化的趋势;抗拉试验曲线的5个阶段特征显著;直剪试验表现出明显的脆性特征和滑动弱化现象;通过可压性评价模型和可压性程度分级标准,经计算得到综合可压性系数F为0.76,可压性系数介于0.5～0.8,可知碳酸盐岩储层可压性程度较高,可用于储层改造压裂。     

不排气条件下低渗透岩石力学特性试验

以低渗透致密红砂岩为研究对象,开展了不同围压和孔隙气压下的常规三轴不排气试验,分析了不同应力路径下,围压与孔隙气压对岩石力学特性的影响。试验结果表明：围压对砂岩具有强化作用;随着围压增大,抗压强度与延性明显增大,多呈现剪切破坏形式;孔隙气压使砂岩的抗压强度降低,脆性提高,砂岩内部张力增大,对砂岩内部连续结构产生破坏,易产生劈裂破坏面。     

低渗透储层原位条件下应力敏感性评价

为探讨围压和孔隙压力对岩石渗透率的影响及岩石渗透率敏感性评价的新方法, 选取松辽盆地3块低渗透储层岩样, 采用岩石伺服三轴实验系统, 分别做常规条件和原位条件下的应力敏感性评价, 得到三方面结果。1) 3块样品的渗透率随围压增大而降低, 随着孔隙压力的增大而增大。2) 原位条件下, 物性越差的样品储层应力敏感性越强。借助扫描电子显微镜和恒速压汞实验, 解释了低渗透储层敏感性差异存在的机理。储层岩石喉道的大小和形态、黏土含量和类型、矿物胶结程度是决定渗透率敏感性差异的原因。3) 塑性矿物含量和类型是决定渗透率敏感性差异的主要因素, 即云母、黏土等塑性矿物含量越高, 致密岩石储层渗透率应力敏感性越强。在实际工作中, 评价岩石渗透率敏感性时一般只考虑围压单因素的影响, 会对评价结果带来较大的人为误差, 而岩样地层所处的孔隙压力等条件对渗透率影响不容忽视。为准确地认识低渗透储层的应力敏感特征, 制定更合理的生产压差, 建议进行岩样渗透率敏感性评价时, 恢复地下原位条件。     

考虑水-力耦合和不同应力路径的砂岩卸荷力学特性试验

为研究不同渗透压力条件下的岩石卸荷力学特性,选取砂岩为研究对象,开展了不同渗透压力和不同应力路径下的三轴卸荷试验,并与常规三轴试验进行对比,比较了不同应力路径下的岩石强度特性,分析了渗透压力对岩石变形和强度参数的影响。试验结果表明：渗透压力的增大会弱化岩石强度,岩石的峰值强度随渗透压力的增大而降低,而轴向变形随渗透压力增大而增加,渗透压力越大,岩石的压密段特征越明显;针对两种不同的卸荷应力路径,恒轴压卸围压路径条件下,岩石的黏聚力不断降低,内摩擦角不断增加,而加轴压卸围压路径条件下,岩石的黏聚力不断增加,内摩擦角逐渐降低。     

声震法提高煤储层渗透率的实验与机理

为了提高低渗透煤层的渗透率,采用自制的可控声震法煤层气渗流实验系统,实验研究了不加声场和加声场作用下煤样的渗透特性。实验研究得出:当轴向应力和孔隙压力一定时,随围压的增大煤样的渗透率减小;当围压和孔隙压力一定时,在煤样应力应变曲线的初始压密和弹性阶段,渗透率随轴向应力增大而减小。在应变硬化阶段,因试件体积膨胀渗透率随轴向应力增大而增大;在相同轴向应力、围压、孔隙压力条件下,声场作用能提高煤样的渗透率,且渗透率随作用时间的增长而增加。研究结果表明:渗透率与平均有效应力呈负指数关系,声震法提高煤储层渗透率的机理主要源于声波的机械振动和热效应,研究成果为低渗透煤层提高煤层气抽采率探索出一条新的技术和方法。     

三轴及孔隙水作用下煤的变形和声发射特性

在MTS815.02岩石力学试验系统上进行了煤的单轴压缩、三轴压缩及孔隙水作用下全应力应变试验及声发射检测.结果表明:煤的三轴强度、残余强度随围压增高而增大,随孔隙水压增高而降低;在低围压试验范围内,煤的弹性模量不随围压变化.煤在不同试验条件下呈现的声发射特征有显著差异性:单轴试验时各个阶段均有声发射事件产生,三轴及孔隙水试验条件下煤样屈服之前声发射事件较少,而屈服之后声发射趋于活跃;单轴试验时煤的声发射能量最大,随孔隙水压增大,煤样变形过程释放的声发射能量逐渐减小.     

RDX基PBX炸药的冲击压缩行为

采用霍普金森压杆分别对RDX基浇注PBX炸药进行了开放体系和围压体系下的冲击压缩实验,获得了两种实验条件下的动态参量,并计算了围压条件下的动态泊松比及动态杨氏模量,结合高速摄影、电镜扫描(SEM)等宏观、微观视角分析了试样的破坏机制。结果表明：两种实验条件下,试样均表现出应变率效应,无围压时试样的断裂具有脆性断裂特征;围压条件下的动态泊松比及动态杨氏模量均随应变率的增加而增大,约束条件下试样表现出一定的塑性特征;     

围压对锦屏深埋大理岩力学特性影响研究

岩石力学特性是正确评价工程岩体稳定性的基础.通过三轴压缩试验,研究了围压对锦屏深埋大理岩弹性模量、泊松比、临界破裂条件和剪胀角的影响规律,提出了弹塑脆性力学模型.结果表明:(1)大理岩弹性模量和泊松比均随围压呈指数增大规律,而剪胀角随围压增大呈指数减小规律;(2)岩石强度达到弹性极限后表现出近似理想塑性承载特性,当其塑性剪应变达到临界条件时产生脆性破坏,且临界塑性剪应变亦随围岩呈指数增大;(3)基于Mohr-Coulomb(M-C)强度准则的峰值强度和残余强度随围压增大而增大,当围压为73.95MPa时两者理论上相等,符合锦屏深埋大理岩脆-延转换特性.基于大理岩弹性和强度参数演变规律的全应力-应变曲线与三轴试验结果具有良好的一致性,可为类似工程岩体稳定性分析和支护结构优化设计提供依据.     

围压及孔隙水压对饱水砂岩能耗特征的影响

为研究含孔隙水压下岩石承载变形过程中的能量演化特征,基于有效应力原理推导出含孔隙水压下岩石承载变形过程中的能量计算公式.分析了围压和孔隙水压对岩石承载变形过程中能耗特征的影响,讨论了岩石输入能密度、弹性能密度和耗散能密度在扩容起始点和峰值点的差异,从能量耗散的角度解释了岩石扩容起始应力作为岩石长期强度参数的合理性.研究表明:岩样在扩容起始点和峰值点的输入能密度和弹性能密度与围压呈正线性关系,与孔隙水压呈负线性关系.岩样承载过程中的cd-c阶段的耗散能密度随围压的增大而增大,而孔隙水压的增大则导致该阶段耗散能密度的减小,其有效地弱化了岩石材料内部颗粒间的摩擦效应.此外,孔隙水压能量输入密度随岩样的体积应变变化,在高孔隙水压条件下,相同应力水平的各类能量输入密度的绝对值随孔隙水压的增大而增大.     

低渗透片麻岩渐进破裂过程中渗透规律研究

为研究低渗透硬岩渗透特性,以片麻岩为研究对象,采用多场耦合实验装置,开展不同围压、孔隙压力作用下岩石三轴压缩试验,分析了岩石渐进破裂过程中渗透率随围压、孔隙压力的变化规律,以及岩石渐进破裂过程不同阶段围压和孔隙压力对于片麻岩渗透率的影响程度.结果表明:岩石渐进破坏过程中,渗透率呈先减小后增加的变化趋势,在峰值强度附近渗...     

压力校直下压量计算方法的比较分析

校直下压量是压力校直的主要工艺参数。校直下压量有三种计算方法：基于弹塑性理论基础的解析计算方法,有限元方法和经验公式的计算方法。通过实例计算结果与实验数据比较,证实了计算方法的实用性,对开展校直工艺理论研究和开发设计自动校直机具有一定的指导意义。     

小量程智能厚膜压力变送器的研制

通过对小量程智能厚膜压力变送器的传感器新技术、变送器智能化硬件、软件技术研究,以及对抗干扰和封装技术的设计,介绍了该变送器的工作原理及特点。研制结果表明,小量程智能厚膜压力变送器由于智能化的实现,克服了该类压力变送器的不足,进一步提高了变送器的温度性能和精度,拓宽了应用范围,并且结构简单,功能性和可靠性增强。     

有压管道结构运动对管内水锤压力的影响研究

针对经典水锤理论忽略结构对水锤压力影响的问题，深入研究了管道运动对管内水锤特性的影响，建立了水锤流固耦合数学模型，分别研究了管道轴向运动、横向运动和扭转对水锤压力的影响．通过具体实例，研究了流固耦合对管内水锤压力特性产生影响的程度．     

低压无极灯汞蒸气压控制

汞蒸气压控制是无极灯的关键技术之一 ,通过对纯汞和汞齐的性能进行分析 ,指出汞齐的成分配比、用量和安放位置的确定是控制汞蒸气压达到最佳值的有效途径 .     

压力分散型挡土墙土压力分布规律分析

为了研究压力分散型挡土墙的受力特性,结合实体工程,设计了室内模型试验。在不同挡墙高度处埋设了土压力盒监测仪器检测挡土墙受力特性。采用FLAC 3D软件对室内模型进行模拟验证。模型试验及数值模拟结果表明,侧向土压力增量曲线呈非线性曲线分布。挡土墙在锚杆1/2高度处存在位移和土压力的转点。墙体在转点以上土压力介于静止土压力和被动土压力之间,在转点以下介于主动土压力和静止土压力之间。锚杆的设置高度是影响土压力分布的重要因素。     

偏压隧道围岩压力分布规律理论研究

结合偏压隧道围岩压力的理论公式,分析偏压隧道围岩压力和破坏范围与地表倾角、埋深和围岩条件的关系.结果表明:地表倾角越大,则深埋侧的破坏范围越大,而浅埋侧的破坏范围减小;偏压程度随着埋深的增大而减小;破坏范围随着摩擦角的增大而减小,偏压程度随着计算摩擦角的增大而减小,提高软弱围岩的力学参数可以有效地改善隧道的偏压情况,而...     

MEMS光纤压力传感器压力膜片的仿真与分析

阐述了一种使用周边固定的圆形膜片的反射式强度调制型MEMS光纤压力传感器的工作原理,在现有外界压力下的膜片应力、应变及固有频率公式的基础上,推导了膜片应力、应变和固有频率三者随传感器尺度变化的一般规律.利用有限元分析软件ANSYS对推演出的规律仿真模拟和分析,验证了此规律的正确性和普适性,同时修正分析模型,总结了理论公式与实际应用之间的联系与区别.     

高压共轨系统高压泵试验台轨压控制方法

针对高压泵性能检测系统对轨压控制精度要求比实际车用系统高得多的情况,分析了共轨高压泵性能检测的要求,采用压力控制阀代替喷油器,避免了喷油器喷油产生的轨压波动和流量脉动对测试精度的影响.建立了试验台轨压控制模型,研究了轨压控制策略,以可驱动压力控制阀的试验控制器代替电控单元(ECU).根据系统的特点设计了以TMS320LF2407 数字信号处理器(DSP)为核心,采用模糊自整定PID控制算法的数字控制器.经试验验证,流量控制阀的电流控制误差小于0.2%,试验台轨压控制误差小于0.4%,满足了高压泵性能检测的要求.     

次高压、中压燃气压差发电实验研究

次高压、中压燃气在供给用户之前,需要经过调压装置调压,调压过程压力能损失较大,利用燃气调压过程压差发电将会有效回收这部分压力能损失。燃气压力能进行了热力学分析,燃气比由比温度和比压力组成,比压力远大于比温度。利用压缩空气模拟中压燃气,搭建了中压管道压差发电实验系统,实验研究了流量、压力比对压差发电的影响,通过实验数据拟合得到了发电功率(P)与流量(Q)、压力比(n)之间的关系式为P=16.10Qlnn。     

高围压高水压条件下岩石卸荷强度特性试验研究

为了探讨高围压、高水压对岩石卸荷强度特性的影响,取锦屏二级水电站引水隧洞岩石(大理岩、砂岩及板岩)分别进行高围压、无水压峰前卸荷,高围压、无水压峰后卸荷及高围压、高水压峰前卸荷3种工况下的三轴压缩对比试验.试验结果表明,高围压、无水压工况下,岩石达到峰值强度后,与峰前卸荷相比,已经有很多的细小裂纹,其损伤程度远远大于峰值前岩石的损伤程度.高围压、无水压峰后卸荷时的黏聚力c、内摩擦角(p)与峰前卸荷的黏聚力c、内摩擦角(9)相比,有很大程度的降低.而高水压力的存在相当于降低了初始围压,也就是降低了岩石裂隙面及破坏面上的有效正应力,加速了岩石的破裂,从而降低了岩石的强度,因此高围压、高水压峰前卸荷的黏聚力c、内摩擦角(9)与高围压、无水压峰前卸荷相比,有很大程度的降低,且黏聚力c比内摩擦角(9)更加敏感.