弱固结砂岩油藏出砂量预测模型

以固体变形和流体渗流为基础,将地层出砂简化成应力集中引起岩石破坏产生松散砂粒和流体流动使松散砂粒冲蚀运移这两个过程的耦合,并以孔隙度变化作为耦合基本参数,建立了出砂量预测的流固耦合模型,采用差分法进行了理论模型的数值求解。结果表明,随着地层破坏和连续出砂,井眼周围地层承受的应力重新分布,地层孔隙度和渗透率逐渐增加,产液量也逐渐增加。从预测出砂规律看,砂量在开始生产的几小时内先大幅度增加,达到一个峰值,然后逐渐降低并趋于一个稳定的低值。模拟结果与现场和室内观察现象一致,证明了该模型的可靠性。

弱固结砂岩气藏出砂物理模拟实验

海上弱固结砂岩气藏一旦出砂,危害极大,准确地预测出砂尤为重要。目前国内外关于出砂预测的模型均基于一定的假设条件进行理论计算,参数较多,直接影响到预测精度。笔者基于出砂物理模拟实验,首次研制了一套气井出砂物理模拟实验装置,并进行了大量实际储层全直径岩心模拟实验,测定了岩心发生出砂时的临界压差与流量,通过相似原理反算出实际生产时的出砂临界压差。根据实验测试结果,回归了生产压差与岩心单轴抗压强度的拟合关系,形成了一种简单有效的弱固结气藏出砂预测方法。该方法首次在南海某深水气田进行了应用,预测误差可控制在10%以内。

弱固结砂岩气藏水力压裂裂缝延伸规律研究

针对我国疏松砂岩储层出砂严重需要进行压裂充填防砂的情况,对疏松砂岩压裂裂缝启裂及延伸规律进行了数值模拟计算,并重点对地应力、储层强度、射孔方式对裂缝扩展延伸的影响规律进行了分析计算。结果表明:用螺旋射孔方式完井在疏松砂岩储层中难以获得大而平整的裂缝,防砂效果不理想,定向射孔可得到较为理想的人工裂缝。研究结果对疏松砂岩储层压裂充填防砂设计具有较大的指导意义。

松散及弱固结堰塞体溃坝形式与流量过程

为了研究弱固结与松散堰塞体的不同破坏形式,在四川汶川地震灾区分别进行了松散及弱固结堰塞体在自然溢流条件下的破坏试验。通过对堰塞体溃决流量过程与溃决形式进行分析,发现与松散堰塞体相比,弱固结堰塞体溃坝流量的波动性更弱,溃决流量更小;松散堰塞体的溃口形式为宽深型,弱固结堰塞体的溃口形式为窄深型。侵蚀堰塞体并形成溃口的作用力主要包括因流速分布不均形成的剪应力τv和因水流在跌坎旋流运动时形成的陡坎剪应力τe,其中陡坎剪应力起主要作用,当陡坎剪应力与堰塞体临界剪应力达到平衡时,堰塞体达到侵蚀平衡,破坏停止。

宽级配弱固结土入渗及抗冲性对泥石流起动的影响

震后诱发的大量崩塌滑坡松散物质,为泥石流的形成提供了极为丰富的固体物源,使得震后灾区泥石流一直处于群发、频发状态。这些松散土体由于扰动强度大,属于宽级配弱固结土体。在降雨作用下产生的水土耦合作用促使土体结构破坏,从而起动形成泥石流。通过对该种土体进行的入渗和抗冲试验的结果表明:(1)震后的宽级配弱固结土体的入渗强度是蒋家沟流域类似土体的1.5～6.0倍,直接导致了在降雨入渗作用下土体内部细颗粒被侵蚀搬运,并伴随着土体结构的破坏。(2)抗冲性显示了由于其弱固结特性,土体的抗冲性系数很小,在表面径流作用下,土体易崩解而被径流冲刷流失,增强了径流侵蚀能力。(3)震后降雨与特殊土体的耦合作用促使了灾区泥石流一直处于群发、频发状态,并将持续到土体恢复至震前状态,在此期间灾区的泥石流激发雨量也会随之变化。

宽级配弱固结土体内细颗粒迁移规律研究评述

宽级配弱固结土体中细颗粒的迁移是导致滑坡和泥石流的一个重要原因。本文总结了宽级配弱固结土和细颗粒分界粒径的基本概念,以及细颗粒迁移特性,并总结了现有细颗粒迁移在各学科研究的实验方法、数值模拟方法以及研究成果。现有研究表明在宏观尺度上,宽级配土体内细颗粒在水动力条件下的迁移,会导致土体孔隙堵塞,是土体渗透性的降低、发生滑坡泥石流的重要原因;同时亦影响水利科学中土石坝运行,甚至造成管涌破坏。在细观尺度上,相关成果仍旧不完善,亟待在今后进行深入研究。未来建议重点发展微观数值模拟技术,高精度的试验监测手段,并考虑孔隙结构和颗粒级配变化、细观-微观-宏观多尺度转换以及气、固、流多相流耦合条件下的细颗粒迁移规律。

弱固结地层特厚煤层综放开采覆岩破坏及水害防控研究

为解决多重含水层下弱固结特厚煤层水害防治问题,本文采用类比分析法、数值模拟法和相似模拟法,研究了灵东煤矿采空区下Ⅱ3特厚煤层顶分层开采的覆岩破坏特征,分析了导水裂缝带发育特征,提出了“物探+钻探”的方式提前疏放导水裂缝带内含水层的控水采煤方法。研究结果表明,位于Ⅱ3特厚煤层上覆的Ⅱ2特厚煤层回采时,覆岩破坏呈现“阶梯式”垮塌特征,Ⅱ3特厚煤层顶分层回采时,在工作面初次来压后,覆岩呈现出与Ⅱ2-1煤层层间岩层同步协调弯曲下沉的现象;预计导水裂缝带未波及Ⅱ2-1煤层采空区,采用“音频电透视+瞬变电磁”探测得出一含、二含(1)的采空区的富水异常区,重点针对富水异常区进行钻孔探测,兼顾非富水异常区,最终实现了首采工作面的安全回采。

海上弱固结砂岩储层膨胀注水工艺研究

针对我国渤海弱固结砂岩油田注水井近井污染问题,提出膨胀注水解堵工艺技术,考虑随距井筒距离变化的污染程度,结合流固耦合效应,编写ABAQUS子程序,建立有限元分析模型,模拟渤海油田某注水井膨胀注水解堵效果。结果表明,在一定污染程度下,存在一个可达到解堵目的的最小注入速度,并在此基础上,建立渤海弱固结砂岩储层膨胀注水图版。结合实际,提出配套阶梯式膨胀注水工艺,增强现场运用的安全性和灵活性。

在弱固结地层中定向钻进成孔工艺技术研究

对影响弱固结地层中定向钻进钻孔孔壁稳定的因素,如地层条件、施工工艺等进行了分析,提出了相应的工艺技术措施。认为进行钻孔施工设计时,应充分收集岩土工程勘探等资料,了解地层发育情况,做好成孔的技术设计,在发生孔壁失稳现象时,认真分析原因,采取有效措施,确保定向钻井顺利、高效地进行。

弱固结砂岩油藏出砂、防砂及携砂研究综述

综合分析弱固结砂岩油藏的出砂、防砂、携砂研究现状,并在此基础上提出了全过程出砂管理方法。基于出砂系统、井底挡砂系统和井筒携砂系统等子系统的协调工作,结合储层到井筒的砂粒运移规律,量化砂粒在不同流动空间运移的相关参数。同时,耦合储层出砂预测模型与挡砂介质过滤和井筒砂粒运移模型,给出完整的出砂预测方案。

弱固结砂岩的岩石学特征及其地质意义—以柳江盆地太原组为例

弱固结砂岩在我国分布广泛,引发了较多的环境问题和工程问题。本文以柳江盆地太原组顶部弱固结砂岩为研究对象,通过野外地质调查、偏光显微镜和扫描电镜及其能谱进行了分析。结果表明:(1) 弱固结砂岩分布于太原组煤层顶板上部,砂岩的弱固结化与煤的热变质演化具有成因联系。(2) 砂岩类型主要为灰白色中细粒长石石英砂岩,长石以碱性长石为主,发育高岭石化和伊利石化。黏土矿物主要为高岭石和伊利石,高岭石含量在13%~37%之间,伊利石含量在5%~7%之间,高岭石 + 伊利石组合储层敏感性表现为较强的速敏。(3) 矿物元素表明钾长石由Al、Si、O和K元素组成,高岭石由Al、Si和O元素组成,结合岩相学观察认为长石的溶蚀溶解作用为高岭石的形成提供了元素基础。(4) 该研究成果将为煤矿开采过程中地下水防治和矿山工程设计提供重要的地质信息。

弱固结围岩中圆形隧洞的地层反应

为了研究弱固结地层中圆形隧洞围岩封闭界面的特征曲线，提出了承受均布外部应力、内部压力的圆形孔洞附近的应力和位移的封闭式解。由于大多数弱固结岩土材料显示出非线性相关的强度特性，故结合非线性虎克－布朗准则采用了弹塑性模型。因此，大多数帝类现有的封闭式解均是采用线性莫尔－库伦准则获得，所以，将所推荐的解与线性准则求得的结果作比较，以评价线性假定可能的影响。结论是由线性莫尔－库伦准则所得的计算结果。

一种确定超固结弱透水层水力参数的方法

弱透水层是含水层系统的重要组成部分。弱透水层的渗透系数K_v和弹性贮水率值S_(ske)对研究地面沉降及地下水资源评价具有重要的意义。在相邻含水层降深随时间周期性波动的条件下,推得了超固结弱透水层中无量纲形式的降深解析解,并基于该解析解进一步得到了超固结弱透水层累计变形量随时间变化的理论曲线。由于弱透水层的低渗透性,其变形总是滞后于相邻含水层的降深变化。根据弱透水层变形的滞后时间与含水层降深波动半周期的关系,提出了一种用以确定超固结弱透水层垂向渗透系数和弹性贮水率的方法,该方法对于弹性变形的超固结土具有很好的适用性。使用该方法之前,首先要根据分层标和水位资料确定含水层降深的变化周期以及弱透水层变形的滞后时间。应用该方法确定了上海地区f_(10-7)分层标处第2弱透水层的水力参数为K_v=4.12×10^(-10)m/s,S_(ske)=1.07×10^(-4) m^(-1)。经实例计算结果具有一定的可靠性。

弱超固结黏土-混凝土接触面力学特性直剪试验研究

为探讨黏土的超固结比对黏土-混凝土接触面力学特性的影响,利用直剪仪对不同弱超固结黏土与混凝土的接触面进行直剪试验。试验成果分析表明:黏土的超固结比从1增加到2时,接触面的黏聚力增大40%,内摩擦角增大38%。弱超固结黏土与混凝土接触面尚未剪切破坏时,剪应力-剪切位移曲线符合双曲线模型;接触面剪应力达到抗剪强度后,接触面破坏,进入滑动摩擦不收敛状态。接触面的抗剪强度、初始切线劲度系数与破坏比随着超固结比的增大而逐渐增大;接触面的抗剪强度符合摩尔-库伦破坏准则。建立了黏聚力、内摩擦角、ΔL/τ-ΔL关系中的斜率和截距与超固结比的经验公式,结合摩尔-库伦破坏准则,又建立了简单的接触面本构模型。并用试验数据验证其合理性,可供相关工程参考。

冶勒水电站坝基弱胶结卵砾石层的工程特性研究

第四系弱胶结超固结卵砾石层作为水电站大坝坝基,其物理力学参数研究难度大。通过现场载荷试验、渗透变形试验,研究其抗变形和抗渗透特征。运用现场大剪试验和室内三轴试验相结合,研究其抗剪强度参数。以现场试验成果为依据,结合工程特点,提出了弱胶结卵砾石层的特征参数。经工程建设,验证了参数取值合理。

粘性泥沙冲刷源项公式的改进

为研究粘性泥沙的冲刷规律,本文引入床沙相对干密度以反映冲刷源项与床沙干密度的关系,提出分别适用于弱固结和强固结河床的冲刷源项公式。采用室内粘性泥沙的冲刷试验资料确定公式中各系数,然后采用天然沙及细颗粒石英沙的冲刷试验资料验证强固结河床的冲刷源项公式。计算得到的冲刷源项与实测值符合较好,结果表明这两个公式能够用来计算水沙数学模型中粘性泥沙的输移过程。

南四湖地区结构性粘土成因分析

对南四湖地区粘土中裂隙与孔洞的存在特性进行分析,通过对土体前期固结应力的计算,指出结构性粘土属于弱超固结土,其结构性的形成不是由于应力原因,而是由于湖堤的水文地质历史,为湖西大堤的加固防渗方案提供了强有力的选择依据,同时指出结构性粘土具有一定的膨胀性。

川北晚泥盆世硅砂资源的地质特征及开发利用前景

川北晚泥盆世硅砂资源的发现,首次肯定了四川也有华南扬子准地台主要含矿层位——中、上泥盆统的硅质原料矿床,是四川省硅质原料找矿工作及找矿方向上的新突破。硅砂的含矿层出露于龙门山北段一个推覆体中,资源远景可观。由于石英砂岩矿石具质纯、弱固结的特性,易于加工提纯成优质硅砂,其矿石加工技术性能在华南同类矿床中名列前茅,开发利用前景良好。