多期构造应力控制走滑断控储层发育机理与差异性研究——以塔里木盆地顺北地区为例

塔里木盆地顺北油气田发育典型走滑断控缝洞型储层。区别于受原始沉积相带控制的基质孔洞、受岩溶改造的洞穴等储集类型,走滑断控缝洞型储层的形成主要受断裂活动期构造应力导致的破裂作用控制。为研究走滑断裂多期活动背景下构造应力控制的断控储层发育机理与分布规律,综合应用野外、岩心、测录井、地震及钻井动态等资料,开展不同走滑断裂、同一走滑断裂沿走向不同部位、垂向不同层系断控储层发育特征表征,并结合应力场数值模拟手段开展多期构造应力恢复,预测断控储层发育的主要时期与分布规律。结果表明,走滑断裂活动期不同分段内部应力状态差异显著,其中拉分段内部以张应力为主,主要派生张性裂缝;压隆段内部以挤压应力为主,派生裂缝类型多样。顺北地区勘探目的层奥陶系一间房组顶面断控裂缝主要在加里东中期Ⅲ幕及加里东晚期—海西早期发育,海西中—晚期及之后裂缝基本不发育,且滑移距大的顺北18号断裂带较顺北1号断裂带派生裂缝开度、密度更高。走滑断控储层具有“簇状”结构特征,断裂活动期不同分段内部应力状态控制储层结构差异,拉分段“空腔”多,以“双簇”结构为主,核带规模大,压隆段核带结构多,以“多簇”结构为主,分割性强;走滑断裂活动期应力强度控制储集空间类型与规模,小型断裂储集空间以裂缝为主,大型断裂带发育核带结构,断控储层规模与断裂活动强度呈正相关关系;断控裂缝发育主要受断裂早期活动控制,晚期由于地层埋深增大,岩石不易破裂,新派生裂缝发育较少。

基于空间对抗的多智能体编队控制方法

针对3维空间对抗环境下,具有非线性二阶积分器动力学模型的多智能体系统(multi-agents system,MAS)时变编队机动与队形变换控制问题,提出一种可抑制外部干扰的MAS时变编队机动与队形变换策略。首先,根据空间对抗环境分析常见编队队形的效用,设计一种基于应力矩阵和领导跟随策略的24机编队立体构型,通过灵活地仿射变换队形,提高MAS编队空间对抗效率。其次,基于一致性理论、滑模理论和鲁棒性控制,利用时变编队应力矩阵,设计了一种鲁棒一致性跟踪控制器,以在外部未知扰动条件下,确保MAS时变编队在机动与仿射变换时跟随者对领导者的精确协同跟踪。然后,通过构造Lyapunov函数证明了外界未知扰动下3维MAS时变编队连续机动和队形变换的稳定性。最后,通过仿真实验验证了所提出的控制器能够使时变编队在机动和队形变换过程中实现精确协同跟踪。

薄壁工件多点磁力辅助夹具设计研究

航空发动机叶片等薄壁工件是典型的弱刚性工件,具有壁厚薄、刚性差、型面复杂以及材料难加工等特点,在加工过程中极易产生弯曲、扭转变形导致工件超差。针对叶片类薄壁零件加工过程中弱刚性导致的变形及复杂曲面难以支撑问题,首先,对现有相变材料辅助夹具进行了分析,并提出了薄壁零件的无应力辅助支撑原理;然后,基于无应力辅助支撑原理及复杂曲面离散化原则设计了一种用于叶片类薄壁工件辅助支撑的多点磁力辅助夹具,并对其装夹变形以及辅助支撑能力进行了理论分析和试验研究;最后,基于该辅助支撑夹具对叶片进行了磨削加工试验,验证了所设计的辅助夹具在弱刚性工件刚性增强以及加工变形控制方面的优越性。

煤岩结构体多级应力控制防冲实践及动态调控

通过对煤岩结构体受力状态的理论分析并结合现场实践,提出了从区域应力协调到局部应力控制的煤岩结构体多级应力控制防冲技术理论。针对深部采场应力多变和冲击危险影响因素多样,建立以煤岩结构体应力/强度比及冲击危险多参量组合评价的应力控制动态调控技术。研究发现,煤岩结构体的冲击失稳孕育过程与组合煤岩试件的受力失稳过程基本相同,以煤岩结构体稳定性为基础,应力控制为中心的多级应力控制技术可有效控制冲击地压,在强冲击危险工作面切眼对掘期间,根据多参量监测评价系统及现场防冲实时反馈信息动态调整局部应力控制技术及相关卸压参数,实现了切眼的顺利贯通。

拱坝体型的多目标模糊优化设计

在拱坝体型的优化设计中 ,传统的以经济指标为目标函数的数学模型 ,有一定的局限性。本文综合考虑拱坝的安全性与经济性 ,建立了多目标优化设计的数学模型。模型解决了多目标函数及拉应力控制标准的模糊性。

深层超深层页岩气水平井缝口暂堵压裂的裂缝调控模拟

深层超深层页岩气井压裂时,受深部地层应力非均质性和“密簇”布缝的联合影响,多簇压裂中的水力裂缝难以同步起裂扩展,同时缝间强干扰作用加剧了裂缝非均衡延伸程度,矿场实践证实缝口暂堵压裂工艺可以有效调控多簇裂缝非均衡延伸,而构建深层超深层页岩气水平井缝口暂堵压裂裂缝调控模拟方法,可提高暂堵工艺实施效果。为此,基于岩石力学、弹性力学、流体力学和裂缝扩展理论、水平井分簇压裂中流量分配方程和暂堵球封堵方程,建立了深层超深层页岩气缝口暂堵压裂的裂缝扩展模型及调控模拟方法,并以中石化川东南丁山—东溪构造深层页岩气井为例,模拟了暂堵压裂中暂堵球数量、暂堵次数和时机对暂堵调控的影响,分析了暂堵球对裂缝扩展形态和SRV展布影响。研究结果表明:①缝口暂堵可以显著促进多簇裂缝均衡延伸,模拟证实暂堵球数量、暂堵次数和暂堵时机对裂缝调控具有重要作用;②随暂堵球数量增多,缝网体积先增大后减小,存在最优暂堵球数量;③当暂堵次数较多,可提高暂堵转向工艺容错率,但需要适量增多暂堵球数量;④当暂堵时机适当时,各簇裂缝均衡扩展,缝网体积达到最大值。结论认为,该暂堵裂缝调控模拟方法对完善暂堵压裂优化设计、提高矿场工艺实施水平,有效开发深层超深层页岩气具有重要意义。

刘桥矿区多期构造复合断层导水性分析

在分析刘桥矿区构造展布特点的基础上 ,利用统计方法、石英光轴组构分析及地应力测试数据对矿区应力场进行系统研究。揭示了该区地质构造展布规律 。

大倾角层状采动煤岩体重力-倾角效应与岩层控制

大倾角煤层开采过程中,重力-倾角效应是导致细观层状煤岩体单元体主应力偏转和层间接触面应力非均衡传递,介观层状采动模型优势破裂面方向偏移,宏观层状关键层区域迁移、岩体结构异化的主要因素。研究表明,在倾角35°以上煤层采场中重力-倾角效应影响尤为明显:(1)煤岩组合界面倾角35°~60°时,非均衡传力特性逐渐凸显,界面附近煤岩体内应力传递方向发生偏转,且偏转量随倾角增加逐渐增大;煤体破坏由压剪破坏转化为近平行于界面的滑移剪切破坏,煤岩体的强度和弹性模量也随之减小。(2)改变了采场围岩采动应力路径演变规律,在采动应力驱动下顶板的损伤变形与破坏运动存在明显的区域性和时序性。(3)诱发了大倾角采场顶板结构跨层迁移转化、底板非对称破坏滑移、区段煤柱或煤壁局部-整体破坏,以上围岩失稳存在多尺度链式时空关联性,特别是引发围岩灾变的采场关键岩块位置多变,形成采场围岩承载结构异化和泛化特征。理论与实践表明,重力-倾角效应作用下大倾角煤层岩层控制具有显著的多维度和多尺度特点,突破传统开采方法与技术瓶颈,研发全新型成套装备是实现该类煤层安全高效开采的有效途径。

自由式单孔多锚头防腐型预应力锚索的施工质量控制

锦屏一级水电站存在复杂的不良地质现象,设计采用了大量的自由式单孔多锚头预应力锚索,对各级边坡进行加强支护处理。针对锚索施工专业性强、施工工艺复杂、质量控制节点多的特点,从此类型锚索的施工工艺入手,全面介绍了各施工环节的质量控制要点。

星载多功能热控制研究

为保证多功能结构内部电子元器件和设备的热可靠性,以及对温度变化的适应能力,利用ANSYS软件中的热分析模块对弹载多功能结构样机——远置单元,进行热传导分析和热应力分析,验证其结构设计的合理性,从而为电子设备的热设计从理论上提供设计依据。通过对样机在上电情况下进行温度循环实验和温度老炼试验,可知样机工作稳定,结构设计合理。

面向位移及应力控制的高速重载制动盘表面细观结构优化设计

为了提升高速列车盘式制动器制动盘的表面刚度,并在减小制动振动目标下使其满足强度要求,提出了适用于高速列车制动盘表面细观结构设计的面向位移及应力的多目标优化方法。该方法通过建立制动力矩作用下制动盘表面有限元模型,并施加外侧圆周位移约束及表面全局应力约束,利用折衷规划理论建立包含位移及一阶固有频率的多目标函数,采用形貌优化技术对制动盘表面实施优化。结合机械零件可加工性对优化结果进行重构,通过结构与模态仿真分析校验了重构后具有表面细观结构特征的高速列车制动盘的性能,从而验证了所提出表面细观结构优化方法的有效性。

双通道耦合温度计算机控制系统

本文阐述了计算机控制纵向加筋平钣两温区耦合温度系统的设计方法和试验结果。其中,建立双通道耦合控温系统数学模型中设计解耦控制器的方法,以及控温软件设计中采用附加限幅智能PID调节方法,是热强度试验温控领域中探索性的工作。

适应湍流风况变化的风能捕获量-载荷多目标优化最大功率点跟踪控制

大型风力机广泛应用功率信号反馈(power signalfeedback,PSF)方法实现最大功率点跟踪(maximum power point tracking,MPPT)控制。而目前该方法的改进大多仅专注风能捕获量的提升,忽视了由此导致的转矩剧烈变化对载荷的负面影响。因此,PSF方法的改进有必要在风能捕获和载荷之间进行权衡。根据对风能捕获量和载荷相互影响的仿真分析,发现两者的均衡协调需随湍流风况而改变。基于此,提出了考虑湍流风况变化的风能捕获量-载荷多目标优化MPPT控制。该方法基于恒带宽PSF方法,采用响应面模型离线构建风能捕获量-载荷均衡的决定参数(即带宽)的最优值与湍流风速特征指标的非线性函数关系,通过带宽设定值随风速特征的在线调整,实现了风能捕获量-载荷的多目标优化。最后,应用FAST(Fatigue,Aerodynamics,Structures and Turbulence)软件的仿真结果验证了该方法的有效性。

确定架空线路控制气象条件的多目标优化法

架空线路应力控制气象条件的判定,需要考虑控制气象条件及弧垂限制等条件,一般采用临界档距判定法或试推比较法处理.本文建立了解决该问题的多目标优化数学模型,并采用罚函数法求解模型,算例证明了相对于传统方法的优越性.

诱导应力场对井下多孔压裂缝网形成的导控作用研究

既要避免出现压裂空白带又要防止局部应力过度集中是煤矿井下水力压裂的难点,需要控制裂缝的扩展方向和压裂能量大小。基于诱导应力导控机理,利用RFPA2D-Flow模拟,分析了多孔同步压裂条件下诱导应力场对煤层水力裂缝的导控作用规律,提出水射流扩孔卸压与多孔水力压裂导向的联合卸压增透煤层技术并现场应用。结果表明:同步压裂各钻孔的水压主裂缝在扩展与延伸过程中会相互影响,先期产生的水力裂缝所产生的诱导应力场对后压裂缝的扩展和延伸具有诱导作用,使其附近区域内的最小主应力方向发生47.5°的偏转,偏转后的最小主应力方向基本垂直于2个钻孔水压主裂缝偏转点的连线;水射流扩孔对其附近水力裂缝的扩展具有偏向射流钻孔的诱导作用;采用水射流扩孔卸压与多孔水力压裂导控能避免应力过度集中的同时在一定程度上消除压裂空白带,瓦斯抽采效率显著提高。

大面积多层底下空间墙体裂缝控制方法仿真

在各类建筑物中,墙体裂缝的产生是不可避免的,为了实现墙体裂缝的有效控制,延长裂缝控制时间,降低控制过程的成本费用,通过对现有相关资料的学习与研究,提出大面积多层底下空间墙体裂缝控制方法。根据墙体裂缝产生的机理以及墙体所受各力间的关系,计算墙体的极限约束力以及墙体裂缝理论间距,利用增量法计算墙体各节点的温度应力以及墙体拉应力,进而得到墙体裂缝宽度计算式,结合墙体裂缝经验系数进行分析,得到墙体裂缝产生的主要因素,针对主要因素,采取措施对墙体所受各力进行调节,实现墙体裂缝控制。实验结果表明,所提裂缝控制方法的控制有效时间长于实验对比的其它方法,且所消耗成本更低,验证了所提墙体裂缝控制方法的可行性,具有一定的实践意义。

深井高应力巷道围岩强力-分次支护协调控制技术研究

为解决深井高应力巷道围岩变形破坏问题,结合强力支护理论及巷道围岩变形与支护时机关系分析了深井巷道强力-分次支护的力学机制,提出了一次锚网喷、二次全断面锚注配合底板鸟笼锚索相协调的强力-分次支护技术,现场应用实现了深井巷道围岩变形可控。结果表明:随一次强力支护时间延长,深井巷道围岩变形速度先降低后变缓再突然增加,二次支护的最优时机为围岩变形速度变缓阶段。

参数变异性对PC梁桥施工监控精度影响分析

大跨径预应力混凝土(Prestress Concrete,PC)梁桥的线形与应力状态会随着施工监控参数的变化而变化,参数的变化会影响桥梁的合龙精度与最终成桥状态的结构内力。为研究参数变异性对施工监控过程的影响,本文以一座大跨径连续刚构桥为背景,借助有限元软件分析主梁悬臂施工过程中材料容重、弹性模量、管道摩阻系数和预应力张拉力四个主要参数的变化对桥梁线形和关键截面应力的影响。结果表明:上述参数的变化主要影响结构跨中合龙段和边跨最大悬臂处的挠度,对桥墩附近节段挠度影响较小;不同参数的组合存在不同程度的耦合作用,施工监控过程中需对每个参数进行实地测试,修正有限元模型,方能更精确地指导施工。

悬臂施工连续梁桥合龙设计优化及影响分析

合龙阶段的施工工序对多跨连续梁桥的内力和累计位移均有一定的影响,以一座4跨连续梁桥为例,根据合龙阶段预应力钢束张拉阶段的不同,建立该桥的两种有限元模型,根据各个施工阶段的分析结果,对比分析预应力张拉阶段对梁体内力、累计位移的影响。结果发现,预应力张拉阶段对多跨连续梁桥结构的内力影响较小,对梁体结构的累计位移影响较大,根据分析结果,对该桥的合龙工序进行了优化。建议多跨连续梁桥在进行安全设计的同时应考虑结构线形控制的难度,对合龙工序进行优化。

坚硬顶板工作面矿压显现及煤柱应力控制技术

通过对8709工作面进行矿压观测,结果表明,工作面基本顶周期来压步距平均为16.8 m,支架最大工作阻力为8 026 k N,动载系数约为1.56,工作面超前支承压力影响范围为40 m。采用深孔卸压爆破技术对区段煤柱进行弱化处理,监测表明,爆破后煤柱下方垂直应力大幅度降低,为爆破前的42%。