Effective stress law for anisotropic double porous media

An effective stress law is derived analytically to describe the effect of pore (fracture pore and matrix-block pore) fluid pressure on the linearly elastic response of anisotropic saturated dual-porous rocks, which exhibit anisotropy. For general anisotropy the difference between the effective stress and the applied stress is not hydrostatic simply multiplied by Biot coefficient. The effective stress law involves four constants for transversely isotropic response;these constants can be expressed in terms of the moduli of the single porous material, double porous material and of the solid material. These expressions are simplified considerably when the anisotropy is structural rather than intrinsic, i.e. in the case of an isotropic solid material with an anisotropic pore structure. In this case the effective stress law involves grain bulk modulus, four moduli and two compliances of the porous material for transverse isotropy. The law reduces, in the case of isotropic response, to that suggested by Li Shuiquan (2001). And reduction to the single-porosity (derived analytically by Carroll (1979)) is presented to demonstrate the conceptual consistency of the proposed law.     

高氮奥氏体钢的CVN低温冲击断裂研究

对Fe-24Mn-13Cr-1Ni-0．44N和Fe-24Mn-18Cr-3Ni-0．62N两种高氮奥氏体不锈钢分别进行了低温冲击断裂的试验研究．研究结果表明：随着氮的质量分数的提高,奥氏体不锈钢的低温冲击韧度快速降低,韧脆转变温度升高,两者的韧脆转变温度分别为140K和210K;高氮奥氏体不锈钢在83K时会产生层状剥离式的脆性断裂;高氮奥氏体不锈钢随温度的降低,断裂模式的变化规律为：拉长或等轴形韧窝→浅坑形韧窝→脆断刻面和韧窝混合型→脆断刻面为主,层状剥离出现．     

尺寸对无限长条功能梯度材料裂尖应力场影响

假设剪切摸量沿厚度方向连续且为指数形式模型,给出了含有限长裂纹的无限长条功能梯度材料在反平面剪应力载荷作用下的裂纹问题。利用非局部线弹性理论和积分变换方法,将混合边界值问题简化对偶积分方程,最后通过Schmidt方法对裂纹尖端的应力场和位移场进行了求解。与经典理论的解答不同,裂纹尖端应力为有限值,裂纹尖端应力幅值随长条高度的增加而降低。     

采场顶板破断模型及垮落规律分析

煤炭开采引起了上覆岩层空间结构的变化和顶板的变形破断,而采场顶板的断裂形态与采场压力密切相关,同时也对地表沉降产生较大影响。基于弹性力学薄板模型,采用位移变分法分析了顶板断裂的形成机制,根据薄板弹性理论,采用位移变分法建立了煤层顶板的力学模型,分析顶板断裂形态的形成机制,通过顶板的拉应力分布和弯矩分布得到了顶板的破坏规律。计算结果表明:顶板在初次破坏时,在顶板表面沿四周边缘出现O型破坏,继而在顶板中心处出现X型破坏,随着破坏的发展贯通,形成典型的O-X型破断。顶板在周期破坏时,随着工作的推进和角部效应的影响,形成半X型破断。     

井下煤层水力压裂裂缝导向机理及方法

针对井下煤层水力压裂裂缝扩展无序导致抽采效率低的问题,提出水力压裂裂缝导向方法,即采用高压水射流割定向缝导向裂缝起裂及扩展。在压裂孔周边合理布置导向钻孔,压裂孔及导向钻孔均采用水射流割缝技术在煤孔中形成定向缝隙。在地应力作用下缝隙尖端形成剪切破坏区,在内水压的作用下裂缝在缝隙尖端起裂;通过计算射流割缝缝隙水平延长方向最大主应力方向得出,裂缝在尖端起裂后沿水平方向延伸;在此基础上研发了裂缝导向技术工艺,即钻孔布置工艺、封孔工艺及压裂工艺,并成功应用于典型低透气性煤层;试验结果表明:该方法能够导向裂缝的延伸,压裂半径为25 m以上;抽采数据表明瓦斯抽放平均浓度为68%,单孔平均抽放纯量为0.037m3/min;采用裂缝导向技术后相比普通孔瓦斯抽放纯量提高了11.26倍,抽放浓度提高了2.12倍。     

矩形双重介质油藏中垂直裂缝方位的确定

在考虑井储效应和裂缝的表皮效应的情况下，建立了有限导流能力垂直裂缝井在封闭矩形双重介质油藏中的数学模型，并对模型进行了求解。利用此模型可在干扰试井中确定垂直裂缝的方位。     

晋城矿区综采放顶煤工作面顶煤冒放性分析

根据晋城煤业集团综采放顶煤开采实际情况,从影响顶煤冒放性的煤体裂隙、开采工艺和支架与围岩关系3个方面进行分析,对综放工作面的布置、采放比、放煤步距、支架架型与工作阻力提出了建议.     

焊接力学性能不均匀性对材料延性断裂影响的研究

采用缺口拉伸试样，研究了高匹配焊接接头的力学性能不均匀性对焊缝及母材金属的断裂应变、断裂时的应力三轴性及临界空穴扩张比的影响。研究结果表明：焊接力学不均匀性，对材料的延性断裂行为有强烈的影响。对于母材金属，离焊缝愈近，其断裂应变愈大，而断裂时的应力三轴性愈小。临界空穴扩张比增大。     

颗粒形状对裂缝封堵层细观结构稳定性的影响

裂缝封堵层结构与裂缝性地层封堵承压能力存在密切联系,并常常决定着钻井防漏堵漏作业的成败.为研究颗粒形状对裂缝封堵层细观结构稳定性的影响,选用5种不同形状的聚碳酸酯颗粒,模拟压力波动情况,开展裂缝封堵层剪切失稳的二维光弹实验,获得裂缝封堵层细观结构演化过程中的光弹图像,并运用Matlab处理光弹图像,析出强力链占比和强力...     

低渗透油藏矩形井网水力压裂适应性研究

水力压裂技术是低渗透油藏增产改造的主要措施。矩形井网由于注采井数比高、注水强度大等特点,可以提高油井产能和注水井注水能力,是目前油田开发的有效井网形式之一。针对低渗透油藏的地质特点,对矩形井网在低渗透油田水力压裂中的适应性进行了研究。结果表明,对低渗透油田,采用矩形井网开发能获得较好效果。研究了矩形井网在不同井距和排距条件下裂缝长度和导流能力变化对压裂井产能等开发指标的影响。研究结果表明:对于矩形井网,井距一定,压裂效果并非排距、缝长比和导流能力越大越好,而是存在一个合适的范围。