海洋平台打入式桩基抗拔承载力的时效性分析

采用ABAQUS软件对海洋平台打入式桩基的抗拔承载力的时效性进行了数值模拟分析,研究了海底土体的渗透系数对桩基的超孔隙水压力消散及桩基径向有效应力的增长规律,进行了桩基上拔的模拟分析,得到桩基抗拔承载力随时间增长规律,建立了上拔荷载—位移的关系,并考虑了上拔过程中桩底负压对抗拔承载力的影响。并提出关于无纲量时间因数T和土压力系数K的抗拔承载力时效公式,并现场测试数据进行了验证。研究结果表明,渗透系数越大,超孔隙水压力消散越快,桩基的径向有效应力增加得越大,桩基的抗拔承载力增加得也越大。桩底负压虽然对桩基的抗拔承载力是有利的,但是其在桩基承载力中所占比例很小。     

风井缓冲结构参数对地铁列车气动性能的影响

随着地铁列车速度不断提升,列车高速通过隧道风井(缓冲结构)时隧道内交变压力显著增加,会对列车内乘客造成严重影响。本文采用滑移网格方法,通过模拟地铁列车由车站开始加速并以最大速度通过隧道风井缓冲结构过程的气动性能,分析风井缓冲结构的参数对隧道内交变压力的影响规律。研究结果表明：列车表面压力数值计算结果与实车试验结果较吻合。风井缓冲结构可以有效减小列车通过风井时的压力变化幅值,风井前缓冲结构对列车通过时的压力变化率影响较大,而对列车压力变化幅值影响较小,风井后缓冲结构可以有效减缓列车通过风井过程的压力突变。随着缓冲结构横截面积增大,列车通过风井时的压力变化幅值呈减小趋势,但不同缓冲结构下列车表面压力差异较小。当缓冲结构总长度一定时,随着风井后缓冲结构长度增加,列车表面压力变化幅值呈减小趋势;当风井后缓冲结构的长度由0 m增加至50 m时,头车表面压力幅值减小21.5%。     

黏土砾石地层隧洞开挖压力拱数值模拟研究

为分析黏土砾石层中隧洞开挖时周围土体中拱效应的发展规律,基于离散元的方法研究了不同含石率下土体的位移发展过程,分析了隧洞从开挖到塌方结束过程中应力变化曲线,验证了动态压力拱理论在黏土砾石层中的适用性.结果表明：隧洞顶部的土体位移最大,越靠近隧洞两端越小,受扰动区域的沉降最大值随含石率增加而减小,同时更集中在隧洞顶部;隧洞开挖后,应力变化过程主要分为成拱阶段、坍塌阶段以及稳定阶段,隧洞周围土体的应力呈现环向应力增加、径向应力减小的趋势,在隧洞边墙处出现应力集中现象;通过应力张量十字架来反映土体的应力大小与方向,展示了塌落拱与开挖时步的关系,清楚地显示了拱效应在黏土砾石层中的形态,揭示了拱效应由成型到消失的变化机理,验证了动态压力拱理论在黏土砾石层中的适用性.     

乌石17-2油田压裂井水泥环完整性评价

为了准确评价压裂井固井水泥环完整性,针对乌石17-2油田压裂井开展了交变载荷条件下的水泥环完整性失效评价实验,并基于交变压力疲劳累积损伤原理及失效准则分析了压裂井水泥环完整性失效原因,并得到了围压30MPa及交变载荷条件下水泥环完整性的失效规律。结果表明：①交变压力使水泥石内部组织受到损伤,其力学性能指标（如抗压强度等）随着交变压力循环次数的增加而降低;②套管-水泥石界面粘结强度较小,压裂加压过程中水泥环塑性累积导致卸压时套管与水泥环界面应变不一致,当界面拉应力超过界面粘结强度时,界面分离形成微环隙;③围压30MPa及交变载荷条件下水泥环完整性失效首先以微环隙为主,增大水泥石弹性及变形能力有助于保障其完整性。该结论可为乌石17-2油田压裂井水泥浆体系完善及压裂施工作业提供技术参考,有助于保证压裂井水泥环完整性。     

缝洞型碳酸盐岩凝析气藏压力衰竭过程中凝析油微观赋存状态

凝析气藏衰竭开采过程中,不同缝洞类型会影响凝析油的析出过程和赋存形态。为了研究缝洞型碳酸盐岩凝析气藏压力衰竭过程中凝析油的形成机理和微观赋存状态,对单缝洞型、多缝洞垂向叠置型和多缝洞横向叠置型三种缝洞类型的碳酸盐储层开展凝析气压力衰竭实验协同微米电子计算机断层扫描技术(computed tomography, CT)扫描,并对不同压力下扫描得到的图像采用人工智能算法进行油、气、岩石骨架分割,得到真实岩心三维孔隙网络模型,通过图像处理和计算分析,实现模拟不同缝洞类型凝析气藏在不同开发阶段凝析油赋存状态的定量和定位置表征。研究表明:碳酸盐岩缝洞储层岩心压力衰竭过程主要是一个油相由多孔状、单孔状和油膜状向网络状转变的过程,最终网络状油增加,多孔状、单孔状和油膜状油减少;利于凝析油析出的储层构造由强到弱排序依次为多缝洞横向叠置型储层、单缝洞型储层、多缝洞垂向叠置型储层;在压力衰竭过程中,随着凝析油增多,油相会向岩石壁面靠近,当凝析油开始产出,油相会远离岩石壁面,随着油相的产出,油相减少,凝析油在表面张力的作用下向岩石壁面靠近。     

垃圾土介质中多组分气体压力与浓度定量表征关系初探——以现场注气试验为例

多组分气体分布状态的预测和评估对于好氧通风工程的设计和运行具有重要现实意义。垃圾土中多组分气体压力和浓度的定量表征是弄清气体分布状态的基础。本文以两个典型垃圾填埋场(赤壁(A组)和北洋桥(B组))为背景,开展了注气过程中多组分气体压力和浓度的现场监测试验,提出了修正后的气体分压与各组分浓度之间的定量表征关系,对比分析了ES模型和MES模型预测各组分气体压力与浓度的可靠性。结果表明：两组试验结果各组分气体压力与浓度都符合MES模型,各组分气体压力和浓度之间都存在线性关系;结合监测数据和模型分析发现：ES模型得到的分压值高于MES模型,表明监测得到的气体压力较理想值偏低;甲烷、二氧化碳、氧气和氮气压力差值分别为：1.75~1691pa、63.77~1014.05pa、50.19~707.98pa、907.81~7158.53pa。以上结果为好氧通风过程中多组分气体分布状态的评估提供了关键理论支撑。     

破碎岩石内水力裂缝扩展数值模拟研究

爆炸-水力复合压裂是深层页岩油气开采的新型方法,即通过水力压裂的方法在爆炸后井筒周围形成的破碎岩石中使水力裂缝迅速在破碎岩石内竞争扩展,形成复杂缝网,对深层页岩油气的开采具有重大意义。在最大能量释放率理论基础上,首先推导了破碎岩石内裂缝扩展能量释放率计算式,然后结合内聚力单元和随机泰森多边形,建立了破碎岩石内水力扩展模型,分析了应力差、破碎单元数量、断裂韧性比、施工排量和井周初始裂缝数量对水力裂缝扩展的影响规律。研究结果表明：（1）应力差从1MPa增大至9Mpa时,裂缝总长度和平均裂缝延伸速率分别降低了37.79%和33.11%;（2）断裂韧性比的增大会极大地提高破裂压力从而减小应力差的干扰,且断裂韧性比从0.1增大至0.5时,总缝长提高了38.46%,同时也导致平均裂缝延伸速率降低了32.10%;（3）排量和井周初始裂缝条数均与裂缝总长度和平均裂缝延伸速率均呈正相关,但破碎单元数几乎不会改变裂缝延伸速率,并与裂缝总长度呈正相关。     

基于小扰动理论的低频脉冲压力波在井筒内传播规律分析

脉冲压力可以提高驱油效果,为了研究低频脉冲压力波在注入井筒中的传播衰减规律及影响因素.基于线性小扰动理论,建立脉冲压力波动在井筒中传播的数学模型,通过数学模型找到影响低频脉冲驱油的关键因素,用FLUENT的UDF(user define function)接口模拟脉冲压力波在井筒中传播的过程,采用因素分析方法进行岩心实...     

煤炭地下气化注入井压力控制

煤炭地下气化具有煤炭清洁利用和低碳能源保障的优势,是煤炭清洁转化技术创新战略方向。而压力是影响煤炭气化的重要因素,为使煤炭气化在地下高效安全进行,需要对注入井的压力进行控制研究。为了实现对注入井压力的控制,本文建立了气化剂注入的流量压力仿真模型,对水力摩阻的部分影响因素进行分析,并调整生产参数,进行了压力控制研究。研究结果表明:（1）水力摩阻随井筒直径的增大而减小;水力摩阻随连续油管外径的增大而增大;水力摩阻随注水排量的增大而增大。（2）在10 MPa注入压力下调整环空中的注水排量由5.50 L/s改变为5.75 L/s时,井底压力由7.26 MPa降至6.11 MPa。（3）当在8 MPa注入压力下调整连续油管中的注氧量由594.44 L/s改变为629.37 L/s时,井底压力由8.91 MPa降至8.87 MPa。（4）在8 MPa注入压力下调整生产井粗煤气的产出流量由800 L/s改变为900 L/s时,井底压力由8.94 MPa降至8.63 MPa。研究结果可为注入井的压力控制提供一定的指导。