页岩储层粘土矿物对裂缝导流能力伤害的影响

摘 要 页岩气的有效开发依赖于人工裂缝的产生,而要持续高效的进行页岩气开发,需要采用支撑剂保持人工裂缝的导流效果。目前,对于页岩储层支撑裂缝导流能力伤害的微观机理尚不清楚。本文以中国南方海相页岩为研究对象,开展岩板导流能力伤害实验,并与致密砂岩和常规砂岩进行对比,分析压裂液注入过程中导流能力变化规律。结果显示随着压裂液的持续注入,大量的支撑剂逐渐嵌入裂缝内,引起导流能力下降。初期导流能力下降较快,后期降速逐渐减缓。海相页岩支撑裂缝的导流能力伤害程度大幅度高于常规储层。常规储层支撑裂缝导流能力伤害率约为18%,而海相页岩的支撑裂缝导流能力伤害率约为47%~85%。导流能力伤害率与粘土矿物含量和类型关系密切。随着粘土矿物含量的提高,导流能力伤害率迅速升高,尤其是伊利石和伊蒙混层存在可以明显提高导流能力伤害率。粘土矿物具有极强的吸水膨胀能力,易引起支撑裂缝表面硬度软化、蠕变强化,导致支撑剂嵌入和导流能力下降。本文通过页岩导流能力实验,分析了压裂液注入过程中导流能力变化规律及粘土矿物含量对导流能力伤害率的影响,为优化压裂液配方、改进页岩气井排采制度和提高页岩气的产出具有重要意义。     

石灰改良膨胀土击实样膨胀特性和力学性质试验研究

本文以宁淮高速公路淮安段膨胀土填料为研究对象,通过室内试验研究石灰改良膨胀土作为路基填料的膨胀性和力学性质。在天然膨胀土2%石灰砂化的基础上,制备不同初始含水率与压实度的石灰改良土,进行不同养护龄期的有荷膨胀率和强度特性试验。试验结果表明:石灰改良土线膨胀率和膨胀力均有大幅度的降低,且随含水率和养护龄期保持减小趋势、随压实度保持增大趋势;石灰改良土无侧限抗压强度、黏聚力、内摩擦角均有一定程度的提高。因此,石灰改良膨胀土作为路基填料的施工工艺在工程中是可行的,为膨胀土改良方案选择以及膨胀土地区公路路基设计和现场施工提供科学依据和参考。     

初始含水率对红粘土胀缩变形特性的影响试验研究

红黏土是一种特殊土,其作为路基填料时在季节性干湿循环条件下会发生变形破坏,从而导致一系列路基病害的产生。利用收缩仪和膨胀仪,对不同初始含水率下的重塑红黏土土进行了无荷条件下的干湿循环试验,研究了不同初始含水率下红黏土的反复胀缩变形特征。结果表明:初始含水率及干湿循环次数对红黏土的胀缩变形均有影响。随着干湿循环次数的增加,红黏土绝对膨胀率、绝对收缩率绝对值逐渐增大;相对膨胀率、相对收缩率均越来越小;相同的干湿循环次数下,初始含水率越大,红黏土绝对膨胀率、绝对收缩率越大,对于前3次干湿循环,初始含水率越大,相对膨胀率、相对收缩率越小,而对于3次干湿循环之后,初始含水率越大,相对膨胀率、相对收缩率却越大。红黏土在干湿循环中,发生了不完全可逆的胀缩变形。     

干湿循环与持续浸泡下老黏土强度与变形特性变化

为探究重塑老黏土强度与变形受干湿循环与浸泡作用影响规律,系统开展大量三轴压缩试验,结合数理统计方法建立重塑老黏土强度与变形受干湿循环、浸泡作用劣化模型.研究结果表明:随干湿循环次数增加黏聚力呈指数衰减,前期衰减幅度较大,衰减趋势不断减缓逐渐趋于稳定;干湿循环过程中裂隙由试样四周向中间发展,裂隙增长、增大、增多,裂隙发育是强度衰减的根本原因之一;试样呈应变硬化现象,抗剪强度随干湿循环增加显著降低.同时,黏聚力随浸泡时间增加亦呈指数衰减,前期衰减最明显,浸泡1,2d衰减幅度最大.受端部效应影响,试样近端部变形微弱;横向变形随干湿循环次数、浸泡时间的增加呈增大趋势,集中于距离顶端40~50mm处.干湿循环对土体强度、变形的劣化作用明显强于浸泡作用.     

水合物分解条件下海底黏土质斜坡破坏实验模拟

针对水合物分解条件下海底黏土质斜坡破坏机制认识不足的问题,采用通气的方式模拟水合物分解后气体对海底斜坡的影响,开展了不同土体强度、水合物埋深、气体流量及分解范围组合条件下的多组模型实验.结合图像测量技术,深入分析了坡面及坡体的变形演化过程,初步揭示了模拟水合物分解条件下海底黏土质斜坡的变形破坏特征.在此基础上,采用极限平衡方法,建立了海底斜坡破坏时的临界气体压力解析式,从理论上解释了斜坡变形破坏过程中出现的临界气压值.研究结果表明:海底斜坡的变形破坏过程可分为气压累积、土体弹性压缩、斜坡破坏隆起和变形稳定4个阶段;气体临界压力计算结果与实验结果虽有偏差,但可在一定程度上反映临界压力的真实水平.研究成果为深入认识水合物分解条件下海底黏土质斜坡的变形破坏机制,发展稳定性分析理论和评价方法提供有益参考.     

基于图像处理的压实红黏土裂隙特征

通过室内试验研究了内蒙古压实红黏土在不同干燥温度条件下干缩裂隙的发展规律,探讨了红黏土产生裂隙时含水率的变化情况,采用图像处理技术定量分析了压实红黏土在干燥过程中裂隙的几何特征(平均裂缝宽度、裂缝总长度、裂隙率)与分形特征(分形维数).结果表明:不同干燥温度下,试样含水率随干燥时间的变化趋势相似,试样在初始干燥阶段失水较快,呈线性变化趋势,随着干燥时间的延续,水分蒸发速率逐渐减缓,最终达到稳定;温度对试样收缩裂隙的发展影响显著,温度越高试样裂隙发育达到稳定状态所需时间越短,且裂隙几何特征值与分形维数越大,温度低则相反;裂隙分形维数与裂隙长度、裂隙平均宽度以及裂隙率呈指数函数关系.     

浅谈膨胀性围岩对隧道施工的影响

文章分析了膨胀性围岩的特性、膨胀性围岩对隧道施工的影响以及膨胀性围岩的隧道施工要点,为隧道施工中及时采取预防措施提供了依据。     

自然伽马能谱测井在延安地区粘土矿物分析中的应用

为了了解延安地区储集层的岩性粘土矿物的种类和含量,进一步研究储集层的特征,为油田开发提供一些基本的参数。针对这些问题本文利用自然伽马能谱测井资料,对延安地区油田储层主要是粘土矿物进行了一些研究。通过对粘土矿物数据进行深度归位处理,然后在前人的研究基础上,使用了改进的粘土矿物识别图版,用了多元回归的方法计算出粘土矿物的含量,分析了粘土矿物含量和U、Th、K含量的相关性,建立了计算粘土矿物含量的多元线性回归方程,获得了粘土矿物含量沿井轴的纵向变化特征。通过研究区的实际资料证明了该方法的可行性,为研究区提供了粘土矿物含量的计算方法。自然伽马能谱测井可以提供粘土矿物中放射性元素铀钍钾的含量,为预测地层中粘土矿物的含量提供了一种简便的方法,研究粘土矿物的种类及含量对石油天然气的勘探开发以及生产具有重要意义。     

不同条件下的硅酸盐细菌C6X菌株释钾效果

 针对神东矿区采煤塌陷地土壤亏钾现象,将石英、钾长石和伊利石3 种黏土矿物按不同比例混合,并以此作为供试基质,研究在不同控水条件下,硅酸盐细菌C6X 菌株接种量对不同基质释钾效果的影响,以期找到最佳条件使硅酸盐细菌C6X 菌株能够充分发挥释钾效应,从而使塌陷地土壤亏钾现象得到改善,以便进一步对当地土壤进行有效合理的利用。研究结果表明,接种硅酸盐细菌能增加基质速效钾含量;接种量变化影响基质的释钾效果,不同配比基质最佳接菌量均为10%;4 种配比基质的最佳含水量随着黏土矿物黏性的增强而依次降低,分别为对应基质最大持水量的120%、100%、70%和55%;石英:钾长石:伊利石质量配比为1:1:3 时,硅酸盐细菌C6X 菌株对其释钾效果最优,可达1.44%。因此,土壤在含水量为55%时接种10%的硅酸盐细菌其土壤改良效果最为明显。     

黏土条件下隧道稳定率分析

 隧道稳定是岩土工程领域一个重要问题。分析了岩土工程中常用来评价稳定性的安全系数,引出了隧道稳定率的概念;给出了几种不同情况下隧道稳定率的表述形式,即不考虑土重影响时的稳定率,考虑土重影响时的稳定率和隧道支撑力的稳定形式;以Davis 提出的一个变量隧道垮落模型为例,构建块体速度场和受力分布图,根据功能原理,推导了基于一个变量的单圆形隧道稳定率。根据现场实测数据,得出现场稳定率;根据分析计算,得出理论稳定率。针对3种不同形式的稳定率进行了分析,当现场稳定率的值大于理论值时,隧道已垮落;当现场稳定率的值等于理论值时,隧道处于临界垮落状态;当现场稳定率的值小于理论值时,隧道处于稳定状态;由此,可根据不同情况,利用不同形式的稳定率表达式评价隧道是否稳定。