玄真观隧道结构开裂原因分析

兰渝铁路玄真观隧道DK623+180~DK623+808段开挖后陆续发生围岩纵向开裂、支护变形、已施工的二次衬砌开裂、仰拱填充隆起等病害。通过补充勘探、地应力测试,发现玄真观隧道地应力存在局部集中现象,主应力方向变化较大;又采用计算模型进行了模拟分析,表明高地应是造成病害的原因。     

基于巷道围岩破坏特征的地应力测试结果评价方法

利用数值模拟方法探究了不同地应力状态下巷道围岩的破坏特征,结果表明:巷道轴线与大主应力夹角越小,巷道围岩破坏区越分散;随着夹角的增大,围岩破坏范围逐渐集中,现场表现为围岩破坏具有明显的非对称性。利用数值模拟得到的规律,对淮北矿区海孜煤矿的地应力测试结果进行了分析,结果表明该矿的地应力测试结果是合理的。     

裂缝监测方法研究及应用实例

利用微震裂缝监测技术,对某油田的A区块进行压裂裂缝监测。通过接收地层破裂时的微震信号和微震震源定位方法确定震源。了解震源的空间分布,从而确定裂缝的形态、方位、高度。分析裂缝发育与地应力的关系,并考虑地应力状态下天然裂缝和人工裂缝的综合影响,为下一步的优化压裂设计、优化井网做好准备,从而为低渗透油藏高效开发提供依据。     

油页岩层岩性特征及地应力与套损关系研究

在油田开发过程中,套管损坏的研究是一个重要问题。油页岩层是发生大面积套损的主要岩层。研究该岩层套损发生机理及影响因素显得尤为重要。通过开展油页岩层的岩性研究、岩体地应力方向研究,并应用测井解释成果确定套管损坏方位,指出了套损与地应力的关系并阐明了油页岩层的套管损坏机理。研究结果为油页岩部位套损井治理及预防提供了理论上的参考依据。     

不同侧压系数下复合地层变形破坏特征数值模拟

针对中国中西部挤压造山带大埋深不同侧压系数(0.5~2.0)下复合地层在工程开挖扰动下复杂叠加的变形破坏特征,采用有限差分程序FLAC3D对3种不同组合型式的复合地层开展了数值模拟研究。同时结合软岩和硬岩解析解的分析对比,发现开挖卸荷作用下复合地层位移量比均质软岩小,前者随侧压系数增加位移量较大的点由顶拱向边墙转移变化。硬岩中富集的主应力比软岩中高。软岩塑性区半径最大的是前软后硬型,比上下叠置型复合地层的结果大很多。后者接近该深度下的均质软岩隧道的塑性圈半径。本文结果可为复合地层中隧道工程设计和施工提供参考。     

基于RFPA-3D的煤层钻孔水力压裂裂缝扩展规律数值模拟

水力压裂裂缝的几何形态是评价压裂效果的主要因素,煤层受割理、层理和天然裂隙的影响,非均质性较强,对于垂向主应力、最大水平主应力和最小水平主应力共同影响下的煤层水力压裂缝扩展规律还未形成系统认识。文章利用RFPA-3D数值模拟软件,研究非均匀分布的硬煤层和软煤层,在垂向主应力不变,不同水平主应力差下水力压裂三维裂纹的扩展过程和延伸规律,研究发现硬煤层水平主应力差接近时,水力压裂缝在煤层中延伸没有优势方位,形成网状缝;水平主应力差较大时,水力压裂缝主要沿最大水平主应力方向扩展,其他分支裂缝初始阶段沿着最小水平主应力方向延伸,随后逐渐向最大水平主应力方向靠拢。软煤层水力压裂初始阶段,注入段附近煤层以井筒为中心向四周挤压,煤层被挤压形成一个“大肚子”区域,待煤层挤压到一定程度,煤层开始起裂、裂缝扩展;水平主应力差接近时,注入段煤层压实后,起裂形成网状缝;水平主应力差较大时,注入段煤层压实后,压裂缝沿最大水平主应力方向以及与最大水平主应力方向成45°夹角方向产生两条优势裂缝。研究成果在安徽芦岭井田Y-01煤层气水平井组进行应用,日产气突破10 000 m3。     

砂砾岩地层三维地应力场研究

以西部某地区砂砾岩储层为研究对象,基于丰富的压裂改造资料、地球物理测井资料,分析深部地层实测地应力的大小与方向,建立了适用于砂砾岩储层的地应力评价模型并计算地应力单井剖面.在此基础上,利用地震构造模型构建合理的三维空间数值模型,以单井地应力为基本约束,利用有限元法对工区现今三维地应力场进行反演.研究结果表明:工区地应力整体处于压应力作用下,表现为西北向东南方向逐渐增大的趋势.受断裂发育及次级构造影响,断裂带内3个主应力显著降低,断裂边缘和端部存在应力激增带.地应力方位整体近E-W,受断裂和局部构造发育的影响,局部地应力方向发生偏转.     

煤与瓦斯突出矿井地应力分布规律实测研究

河南能源化工集团九里山矿为煤与瓦斯突出矿井,采用空心包体应力解除法对该矿现场地应力进行测量,得到不同位置不同埋深的地应力测量数据。对测量数据系统分析,得出该矿浅部地应力以水平构造应力为主,且最大、最小主应力量值相差较大,具有明显的方向性。在构造破坏带,即使深度不大,围岩中也可能存在很高的构造应力,具有发生煤与瓦斯突出的有利条件。     

致密油藏注CO2增能效果及参数优化

为了研究致密油藏注CO2增能效果,利用长庆油田陇东P区块致密砂岩岩心开展核磁共振实验、扫描电镜实验,分析CO2对储层孔隙结构的影响规律;通过相态计算,分析CO2注入对原油体积系数及饱和压力的改变。运用有限差分方法和三维有限元方法,建立三维动态地应力与油藏双向耦合模型,分析储层渗透率变化规律及井底附近压力分布特征;通过建立目标区块储层注CO2增能图版,评价注CO2增能效果,优化注入参数。结果表明,室内实验表明CO2主要通过溶解、冲蚀作用使岩心大孔隙数目增加;注入10%-45%不同摩尔分数的CO2可使原油体积膨胀至1.19倍,原油饱和压力增加86%;注CO2对目标区块储层增能效果明显,目标区块的最佳注气体积为700 m³,最佳注入速度为4 m³.min^-1。