支撑剂嵌入岩石定量计算模型研究

裂缝闭合后存在支撑剂嵌入现象,在高闭合压力、软地层中尤为显著,支撑剂嵌入导致裂缝缝宽减小、导流能力降低、压后增产效果差。通过微元受力分析确定裂缝岩石面在支撑剂作用下的变形量,各微元弹性变形弹力之和即单颗粒支撑剂在闭合压力下承受的压力,叠加微元变形弹力建立支撑剂嵌入深度定量计算模型,为定量分析支撑剂嵌入程度提供了理论依据。计算并分析了闭合压力、支撑剂粒径、岩石杨氏模量对支撑剂嵌入的影响,对于优化压裂设计、提高压裂改造效果具有十分重要的意义。     

高阶煤支撑剂嵌入模型

 支撑剂嵌入煤层会损害压裂支撑裂缝导流能力。目前关于煤岩支撑剂嵌入的研究主要为实验研究,缺乏相应的理论数值计算模型。为此,对沁水盆地端氏、曲堤和候村高阶煤层的支撑剂进行嵌入实验,分析了闭合压力和煤岩坚固性系数对支撑剂嵌入的影响;根据Langmuir 定律,推导出二维多层支撑剂嵌入煤岩的缝宽模型和压嵌模型,利用实验数据对模型进行了验证。结果表明：支撑剂嵌入煤岩时,存在临界嵌入压力,煤岩坚固性系数越小,临界嵌入压力越小,支撑剂越易嵌入煤岩;在闭合压力小于30 MPa 时,支撑剂嵌入煤岩程度小于支撑剂粒径的1/2 时,模型计算结果与实验测试结果相似程度较高,推导出的缝宽模型和压嵌模型能有效指导沁水盆地高阶煤层的水力压裂施工设计。     

单层铺砂条件下支撑剂嵌入深度对裂缝导流能力影响实验研究

在支撑剂嵌入深度对裂缝导流能力影响实验中,主要研究了裂缝闭合应力对支撑剂嵌入深度的影响和支撑剂嵌入深度对裂缝导流能力的影响。研究发现,支撑剂嵌入深度随着闭合压力的增大而增大,但并不遵循线性关系,当闭合压力大于25 MPa时,嵌入深度与闭合压力呈直线关系。单层铺砂浓度下,裂缝导流能力随嵌入深度的变化非常明显,趋近于线性变化,对压力较为敏感。文中还建立了支撑剂嵌入深度对裂缝导流能力影响的定量计算模型,可以用来预测支撑裂缝的导流能力,对现场压裂有一定的指导意义。     

考虑支撑滞后的基坑支护结构内力及变形分析

应用弹性地基梁法计算和分析了基坑支护内力与变形，并结合一个工程实例，对m法计算值与实测值进行了对比分析，认为采用考虑支撑滞后的m法计算模式计算值较符合工程实际。     

压后返排支撑剂回流模型研究(英文)

支撑剂回流是压后返排工艺中一个重要的评价标准.在分析了支撑剂运移回流的物理过程基础上,对于裂缝闭合前后支撑剂不同的受力情况,建立了支撑剂回流力学模型.计算结果表明:裂缝闭合前,沉降在裂缝底部的支撑剂不易发生回流,悬浮在裂缝上部的支撑剂较易发生回流.裂缝闭合后,闭合应力开始作用在支撑剂上,颗粒之间胶结更加紧密,发生回流需要的临界流速也变得更大.破胶压裂液粘度直接影响支撑剂回流效果,粘度越大,返排临界流速越小,支撑剂回流越容易发生.裂缝闭合前采用小流速返排,裂缝闭合后增大返排流速,同时尽可能降低破胶压裂液粘度,即可使压裂液得以尽快返排,同时保证了尽可能多的支撑剂停留在裂缝中,该模型丰富和完善了压裂返排支撑剂回流理论.     

基于生产压力下割缝筛管的缝宽选择标准

割缝筛管由于砂粒会堵塞缝隙,有效过流面积减小,石油生产效率降低。为提高割缝筛管安全可靠性,在一定地层砂粒度及其分布情况下,考虑井下生产压力对筛管缝宽的影响,通过有限元分析、数学建模与实验验证分析生产压力对筛管缝宽的影响。分析结果表明,低生产压差下,生产压力对割缝筛管缝宽作用不明显;在砂粒堵塞筛管缝隙后,生产压力随之增大(大于5 MPa);由于生产压力的作用,割缝发生显著变形,导致有效过流面积减小,油井产量急剧降低;并且有效过流面积的减小也会增大生产压力。因此,由分析结果建立筛管缝宽的选择标准模型,通过实验验证模型的准确性,为选择缝宽提供一种参考标准,旨在提高筛管的安全可靠性。     

碳酸盐岩地层破裂压力预测新模型及其应用

海相碳酸盐岩地层原生孔隙较少而裂缝较发育,利用测井资料计算其破裂压力难度较大.依据弹性力学原理和岩层破裂机制,综合考虑三向地应力及地层特征对地层破裂压力的影响,建立一种新的适合海相碳酸盐岩地层的破裂压力计算模型.川东北通南巴构造上5口井的应用结果表明,利用该模型计算得到的破裂压力值与实测值误差较小,能够满足工程计算要求.     

轧辊弹性变形对中厚板辊缝设定的影响

根据中厚板轧制过程的受力模型 ,将辊缝变化转化为辊系的弹性变形 ,利用影响函数法 ,计算出轧件宽度、工作辊半径、支承辊半径、工作辊凸度、支承辊凸度及轧制力等因素对辊缝设定的影响·仿真结果表明 :①随着支承辊半径的增大 ,轧辊变形量呈线性减少 ;②随着工作辊半径增大 ,轧辊变形量呈线性增加 ;③随着支承辊凸度的增大 ,轧辊变形量呈线性增加 ;④工作辊凸度与轧辊变形量之间呈线性关系 ,轧件宽度的变化直接影响该线性关系的走向 ;⑤随着轧制力增加 ,轧辊变形量线性增加·只要轧制力相等 ,轧辊变形基本不变     

岩体工程黏性流动变形预测的无边界条件方法研究

依据岩体工程开挖后监测到的变形数据分析变形演化规律,预测其发展趋势,已成为设计施工的基本任务之一。依据Goursat弹性位移表达式和弹性-黏弹性比拟原理推导了岩体工程黏弹性问题的相对位移矢量增量公式,进而推导了黏性流动变形预测的模型,并给出了变形预报的方法步骤。工程应用表明：该方法可以考虑岩体的本构特征这一先验信息,实现两维的长期变形预报,预报精度较高。该预测模型对观测数据没有等时性要求,需要的数据量大小亦能为岩土工程所满足。     

梯度温度下考虑剪切变形影响的弹性约束拱的力学行为

考虑了剪切变形的影响对梯度温度作用下弹性约束圆弧拱的力学行为展开研究,推导了梯度温度作用下工字形截面圆弧拱的有效中心位置,通过能量法推导了弹性约束拱在梯度温度作用下的平面内变形、轴力和弯矩显式表达式,数值讨论了具有不同圆心角和弹性约束的圆弧拱在梯度温度作用下的内力变化情况。结果表明,梯度温度对浅拱的影响较为显著。考虑剪切变形能够使拱的弯矩减小,同时拱的轴力随着弹性约束柔度增大而减小。     

煤柱宽度对综放回采巷道围岩破坏场影响分析

为了研究综放回采巷道围岩破坏场随护巷煤柱宽度变化的特征,采用计算机数值模拟（FLAC3D）对不同煤柱宽度综放回采巷道围岩破坏进行了研究。结果表明：不同宽度煤柱的巷道围岩在回采期间破坏有很大差异,极窄小煤柱完全破坏,中等煤柱压应力较高,较大宽度煤柱内存在弹性区,但造成的煤炭损失大：巷帮实煤体的破坏主要以剪切破坏为主,而煤柱的破坏则主要是剪切、拉伸复合破坏。合理的护巷煤柱宽度应大于保证煤柱不被压垮、不发生裂隙向采空区漏风、诱发自燃的最小煤柱尺寸,同时最大煤柱宽度应避免煤柱承受较高应力而失去稳定性。     

高围压下岩石椭圆裂纹面构型变化规律

采用复变函数和保角变换的方法,对受压条件下张开型裂纹面的变形规律进行了分析,得出了变形过程中裂纹面新构型的参数方程,并给出了新的裂纹面构型的保角变换关系式;考虑到椭圆裂纹面在高围压下产生的较大变形,采用几何非线性的分析方法分析了构型方程参数的理论解,并与小变形线性方法的结果进行了对比分析,表明采用小变形结果误差不大.扩充了受压条件下岩石张开型裂纹的非奇异断裂理论,为研究受压条件下裂纹面的闭合规律和裂纹变形对断裂破坏规律的影响提供了理论依据.     

采动影响型地下煤火诱发地表裂隙率的时空分布模型

基于随机介质移动理论,构建了采动影响型地下煤火诱发地表裂隙率的时空统一分布模型,并实例分析了矩形火区引发地表线(张)裂隙率、面裂隙率以及剪裂隙率的分布及动态变化规律。地表线(张)裂隙率、面裂隙率和剪裂隙率的极大值分别分布在采(燃)空区边界内侧约20 m (约为煤层厚度的3~4倍)的位置、四周边界线的四个中点位置和四个边角端点所对应的地表区域。随着煤层燃烧,垂直于煤火发展方向上的线裂隙率以及空区边界处对应的地表面裂隙率均呈半正态曲线形式变化并最终稳定于最大值;而剪裂隙率、煤火发展方向上的线裂隙率及空区内部对应的地表面裂隙率均呈正态曲线形式变化。     

考虑沿程非均匀吸汽下SAGD产能预测模型

蒸汽辅助重力泄油(SAGD)相比于其他热采方法对稠油开发效果更好。目前常用的SAGD产能预测模型主要基于沿程均匀吸汽提出,矿场应用困难。针对这个问题,对SAGD沿程生产过程进行试验研究,基于试验获得沿程非均匀吸汽现象,结合达西定律、热传导定律及物质平衡方程,推导出新的SAGD产能预测模型。结果表明:三维SAGD开发物理过程比二维SAGD更加复杂;所建立的新模型在产能预测上比以往的模型更加准确;以往在二维剖面上将SAGD划分为蒸汽腔上升、蒸汽腔横向扩展及蒸汽腔下降3个阶段,但是在更加符合矿场实际的包含沿程方向的三维角度,这个阶段划分方式并不适用;蒸汽干度是影响双水平井SAGD沿程蒸汽分布的一个重要因素。     

井打在大尺度裂缝上的缝洞型油气藏试井模型

大尺度的碳酸盐岩缝洞型油气藏,常规试井分析的方法受到实际地质特征的限制,简化的模型有时不能满足求解要求。针对此问题,建立了基于线性流考虑缝洞特征尺度的井打在裂缝上的边缝洞试井解释模型,利用拉普拉斯变换和改进的Stehfest数值反演(AWG)求解并在MATLAB中编程绘制了双对数典型曲线。通过对典型曲线进行敏感性分析,得到其规律如下:溶洞半径主要影响了裂缝过渡段和溶洞响应阶段,其半径越大,在裂缝过渡段压力导数曲线形态不变但向下平移,其溶洞响应段波谷越深;储容比在更大程度上决定了溶洞弹性膨胀能量的大小,同时也影响了流体从裂缝中流入井筒的启动时间即流速,储容比越大,井储和表皮效应阶段启动时间越早,溶洞响应段波谷越深;裂缝系统渗透率与裂缝和溶洞系统渗透率之和的比值决定了流体在裂缝中的流动能力,其值越小,典型曲线向右平移,井储和表皮效应阶段的启动时间越晚。通过VB编程,利用该模型的典型曲线对塔里木油田某井的现场数据进行了拟合,其拟合效果较好,对特征参数的解释结果也比较符合该井的实际地质资料。     

隧道围岩变形EMD灰色系统预测模型研究

基于经验模态分解降噪原理,建立了EMD灰色系统GM(1,1)预测模型, 使EMD方法与灰色系统GM(1,1)预测模型很好地相结合,有效地降低了原始监测数据内噪声干扰对预测结果的影响,并结合梅花山隧道工程实际,对EMD灰色系统GM(1,1)预测模型进行了检验。研究结果表明：EMD灰色系统GM(1,1)预测模型环境适应能力较强,预测结果与实际监控数据吻合程度较高,是隧道工程围岩变形动态预测较为有效方法,具有较好的工程实用价值。     

混凝土双参数断裂模型和尺寸效应模型R阻力曲线比较

对混凝土的两类基本断裂模型(双参数断裂模型和尺寸效应模型)求解得到的第Ⅰ类几何形式下的R阻力曲线进行了详细的分析比较.首先对有效裂纹长度和裂纹尖端张口位移进行了修正,在此基础上由双参数断裂模型和尺寸效应模型得到了R阻力曲线的解析表达式.通过两类R阻力曲线计算得到的荷载-位移曲线与试验结果的对比,发现尺寸效应模型得到的临界有效裂纹长度稍大于双参数断裂模型的结果,而根据双参数断裂模型R阻力曲线得到的最大荷载大于尺寸效应模型的结果,且当相对初始裂纹长度较大时,双参数断裂模型R阻力曲线得到的最大荷载远大于试验值.双参数断裂模型的R阻力曲线适合于初始裂纹长度相对试件高度较小的情况.     

考虑裂隙发育的碳酸盐岩地层孔隙压力预测新模型

利用深、浅侧向电阻率差值定量计算裂缝孔隙度,以有效应力原理为理论基础,结合碳酸盐岩声波试验,研究多因素协同作用机制下的地层波速的总体响应特征,分析孔隙度一定条件下声波波速与有效应力之间的关系,利用回归分析法建立一套适合碳酸盐岩地层的压力预测新模型。结果表明:利用深、浅电阻率差值可以判断地层裂缝的产状,并定量计算裂缝孔隙度和裂缝张开度;在孔隙度一定的条件下,纵、横波速随有效应力的增大而增大;在有效应力一定的条件下,纵、横波速随孔隙度的增大而减小;建立的模型比传统方法具有更好的可靠性和预测精度。     

Dynamic prediction of building subsidence deformation with data-based mechanistic self-memory model

This paper describes a building subsidence deformation prediction model with the self-memorization principle.According to the non-linear specificity and monotonic growth characteristics of the time series of building subsidence deformation,a data-based mechanistic self-memory model considering randomness and dynamic features of building subsidence deformation is established based on the dynamic data retrieved method and the self-memorization equation.This model first deduces the differential equation of the building subsidence deformation system using the dynamic retrieved method,which treats the monitored time series data as particular solutions of the nonlinear dynamic system.Then,the differential equation is evolved into a difference-integral equation by the self-memory function to establish the self-memory model of dynamic system for predicting nonlinear building subsidence deformation.As the memory coefficients of the proposed model are calculated with historical data,which contain useful information for the prediction and overcome the shortcomings of the average prediction,the model can predict extreme values of a system and provide higher fitting precision and prediction accuracy than deterministic or random statistical prediction methods.The model was applied to subsidence deformation prediction of a building in Xi’an.It was shown that the model is valid and feasible in predicting building subsidence deformation with good accuracy.