螺旋射孔条件下地层破裂压力的数值模拟研究

水力压裂技术已经在低渗地层的石油天然气开采中得到广泛的应用,螺旋射孔是该技术中的常用措施,在此条件下地层的破裂压力是影响施工成功率和效果的重要因素之一.采用三维有限元方法对螺旋射孔条件下地层的破裂压力进行了研究,建立了套管完井(考虑水泥环及套管的存在)情况下井筒及地层的三维计算模型,首先计算和分析了定向射孔时不同的射孔密度和射孔方向角对地层的破裂压力的影响,与前人的实验结论进行了比较,在此基础上,进行了螺旋射孔条件下不同射孔方位角、相位角以及射孔密度对地层破裂压力的影响的研究,通过数值模拟的结果,给出了螺旋射孔对地层破裂压力的影响规律,可作为进一步研究螺旋射孔条件下的裂缝扩展规律的基础,同时对压裂设计和实际压裂施工中螺旋射孔参数的选取给出了具体的建议.

油井水力压裂摩阻计算和井口压力预测

对水力压裂过程中射孔孔眼摩阻和管柱沿程摩阻计算方法进行分析。列出射孔孔眼摩阻计算公式并讨论其中的各个影响因素,给出压裂液密度和孔眼流量系数的计算公式,提出新的孔眼直径计算公式。基于大庆油田的施工数据,建议一种修正的降阻比计算公式,能够得到更为准确的管柱沿程摩阻历程曲线。通过有限元软件ABAQUS对大庆油田肇15-平56井2150.0～2160.0m井段分段压裂过程进行数值模拟,模拟得到的井底压力、井口压力曲线与现场施工曲线吻合良好,验证计算模型和管柱沿程摩阻计算公式的正确性。对大庆油田南214-平324井限流压裂过程进行数值模拟,模拟得到的压裂作业曲线和现场施工曲线吻合良好,验证射孔孔眼摩阻计算公式的正确性。

油井水力压裂流-固耦合非线性有限元数值模拟

基于多孔介质流-固耦合的控制方程,推导了相应的非线性增量有限元列式,并采用以节点位移和孔隙压力为自由度的黏结单元来模拟水力损伤造成的预设裂缝的起裂和扩展,在此基础上建立了油井水力压裂的有限元模型。在该模型中考虑了压裂液的黏性系数和支撑剂的体积浓度随时间变化,所有参数均采用现场压裂的数据。通过数值模拟,得到了缝口压力、射孔孔眼摩阻、沿程摩阻、井筒内液柱静水压力和地面井口压力随压裂时间的变化规律,并给出了"压裂作业三条线",模拟得到的"压裂作业三条线"与现场压裂实测结果吻合良好。

螺旋射孔对水平缝水力压裂过程影响的数值模拟

以非线性流固耦合方程为基础建立了射孔油井和地层的水力压裂三维计算模型,并模拟、讨论了常用螺旋射孔相位角对水平裂缝压裂的影响。数值模拟结果表明,在地应力方向不确切的情况下,采用螺旋射孔是一种有效降低裂缝起裂压力的技术措施。在裂缝扩展过程中,每个射孔都可能形成一条裂缝,但由于相邻射孔之间的距离很近,在井筒附近各条裂缝相互干扰严重,各条裂缝的形态差异很大;伴随着岩石破碎,各个射孔形成的裂缝相互贯通,逐渐融合成一条主裂缝。螺旋射孔对压裂的延伸压力和裂缝形态有相当程度的影响。

双塔楼建筑风场及平均风荷载的数值模拟

本文对某高层双塔楼建筑进行风荷载和风场的数值模拟,湍流模型选择可实现的k-ε模型,计算得出了双塔周围的流场分布和结构上各个测点的风压,并通过与风洞试验数据进行比较证明了计算结果的准确性。论文概述了从建模到后处理中的一些细节问题,误差产生的原因以及双塔结构的特殊性对模拟效果的影响,重点讨论了数值模拟计算技术在复杂体型的双体高层建筑风荷载计算方面的可靠性。

动力弹塑性时程分析的方法及其应用

本文对现有的弹塑性分析方法进行了概述，重点介绍了动力弹塑性时程分析的理论、优点和基本方法，及该方法在东莞一实际工程中的成功应用，对于动力弹塑性时程分析方法在高层、特别是超限高层分析中的推广应用提供了有益的参考和借鉴。

通用有限元软件ABAQUS在动力弹塑性时程分析中的应用

概述了目前结构抗震分析中常见的弹塑性计算方法,并结合某高层办公楼的工程实际,介绍了采用ABAQUS进行结构动力弹塑性时程分析的原理和基本方法,证明了对复杂结构进行动力弹塑性补充分析是必要和可行的。

深圳大梅沙酒店复杂结构方案分析

深圳大梅沙度假酒店是平面和竖向均不规则的复杂高层钢结构。分别采用振动台试验和动力弹塑性时程分析方法对该结构方案进行了验证和分析,两种方法结果一致,证明该结构能够满足7度抗震设防要求。相比之下,基于材料本构关系的动力弹塑性时程分析方法具有可行性强、结果完备、成本低等优势。

动力弹塑性时程分析方法的二次开发研究

本文对基于材料本构关系的动力弹塑性时程分析方法的发展状况进行概述，针对其不足进行了二次开发研究，编制了相应的计算程序，通过验证，计算结果可靠，具有较高的实用价值。

金属消能器在新疆生产建设兵团第一师医院病房楼中的应用

新疆生产建设兵团第一师医院作为地震高烈度区的医院建筑,其病房楼项目采用了消能减震技术进行结构设计。通过多方案比选,在消能减震方案中采用了金属消能器,实现了项目结构设计的安全、合理与经济。

水力压裂水平裂缝影响参数的数值模拟研究

水平裂缝是较浅储层油井水力压裂常见的裂缝形态,大庆油田某主力区块的开发实践证明了该地区的压裂裂缝形态以水平缝为主。将该区块某垂直井周围的储层简化为层状多孔介质,使用ABAQUS软件及其相关的用户子程序接口,建立了相应的三维有限元模型,模型中包括油井的套管、水泥环、射孔、产层和隔层,分别采用三维流固耦合实体单元和cohesive粘结单元描述岩石和裂缝的行为。模拟了该油井水力压裂水平裂缝的起裂和扩展过程。计算中地层参数和物性参数采用大庆油田的实际数据,计算得到的缝口压力曲线与现场实测结果符合良好,验证了模型的正确性。采用该文的模型计算得到了主要地质和施工参数对水平裂缝扩展的影响规律,这些参数包括水平就地应力差、渗透率、岩石弹性模量、排量和压裂液粘度。

空中华西村结构与桩筏共同作用研究

采用ABAQUS对空中华西村上部结构和桩筏基础进行了整体三维弹塑性数值模拟。计算采用Mohr-Coulomb模型和混凝土塑性损伤模型分别描述土和混凝土的非线性材料特性,采用Winkler模型描述桩的力学行为,在此基础上模拟了沉降过程中上部结构、筏板、桩以及土的共同作用过程。和以往的分析手段相比,该方法能够模拟上部结构刚度以及混凝土开裂损伤引起的沉降变化、筏板混凝土和钢筋应力的重分布及桩基反力分布的变化。该方法计算假定较少,为基础设计和验算提供了比传统方法更可靠的数值依据。

ABAQUS钢与混凝土复合材料模型的二次开发

为了找出结构的薄弱位置,往往需要对各种复杂的建筑结构进行整体结构层次上的弹塑性数值模拟。为提高建模以及数值计算效率,需要采用梁单元计算模型模拟钢筋、钢骨以及钢管混凝土梁柱等复杂的构件。在混凝土弹塑性损伤模型的基础上,基于ABAQUS平台开发了能够描述以上复杂梁柱构件力学行为的梁单元复合材料模型。模型的提出使整体结构的弹塑性数值计算可以采用较为简单的梁单元和板壳单元模拟,提高了超高层建筑结构整体弹塑性分析的效率。

基于大震弹塑性时程分析的结构抗震设计

通过大量复杂超限工程大震弹塑性时程分析的研究,提出了基于大震弹塑性时程分析的结构抗震设计理念。详细介绍了该设计方法的设计思路,并将其应用于各种复杂超限工程中。通过对具体案例的详细分析表明,基于大震弹塑性时程分析的结构抗震设计能够作为一种主动设计手段,指导设计人员有针对性地进行结构方案调整和局部构件调整,优化结构设计,在提高结构安全性的同时实现经济性。因此,基于大震弹塑性时程分析的结构抗震设计能够进一步完善我国现有的两阶段抗震设计方法,值得在结构抗震设计领域中推广。

服役期内土体液化失效概率分析

利用2015年美国建筑抗震规范中的衰减模型,结合美国地质勘查局提供的地震灾害地图,利用全概率定理,提出了土体服役期内液化概率的计算方法.算例分析表明,地震参数对土体液化概率具有显著的影响.提出的方法可以合理地考虑服役期内各种可能出现的地震对土体液化评价的影响.

某门诊大楼改建工程基于消能减震技术的加固设计

某已有建筑为工作车间,现改造为门诊大楼。对加固改造的整体结构方案进行了综合比较分析,最终采用了基于剪切型金属消能器的消能减震加固改造方案,采用反应谱分析和小震弹性时程分析两种方法分别计算并复核了小震下的附加阻尼比和附加刚度,根据减震计算结果进行了主体结构设计。对该方案进行了罕遇地震作用下的弹塑性分析,对加固后的结构在大震下的抗震性能进行了评估,同时根据罕遇震下消能器的出力和消能子结构的内力,确定了消能器的设计位移并进行了消能子结构的设计。消能器的连接形式及节点设计均根据主体结构加固方案做了针对性优化。