深部巷道围岩的分区破裂机制及“深部”界定探讨

通过分析巷道围岩的应力状态和变形破坏多阶段、多水平的性状,揭示巷道围岩最大支撑压力区的体积变形状态及其后果,得出深部围岩区域破裂现象的发生条件、岩体的初始压力和围岩全过程变形状态,尤其是围岩峰值后状态下材料的残留强度关系。根据分区破裂现象的出现条件,提出界定浅部及深部工程活动的标准:浅部工程——坑道最大支撑压力区不破坏的深度;深部工程——坑道最大支撑压力区发生破坏的深度。

页岩气水平井分段压裂复杂缝网形成机制

水平井分段压裂是页岩气高效开发的重要技术手段,有意识地利用水力裂缝沟通页岩储层中的天然裂缝,使其闭合的部分重新开启,开启的部分又相互连通,从而在地层中形成具有较大规模的复杂裂缝网络,有利于实现地层中页岩气向井筒的高效流动。为了合理优化页岩储层压裂设计方案,提高页岩储层压裂改造效果,需先认清页岩水平井分段压裂复杂缝网形成机制。基于位移不连续理论,建立了水平井分段压裂多裂缝干扰模式下的地应力场模型,分析了天然裂缝在复杂地应力场和存在压裂液滤失作用的情况下,发生张开或剪切破裂形成复杂缝网的机理。分析表明:水力裂缝诱导应力虽能降低地层原始水平应力差,但也会增加地层中天然裂缝发生张开和剪切破裂的难度,不利于复杂裂缝网络的形成。压裂液滤失是导致地层中天然裂缝发生张开和剪切破裂形成复杂裂缝网络的关键因素,天然裂缝的剪切破裂区域要远大于张开破裂区域,多条水力裂缝滤失效应的叠加更有利于形成具有较大波及区域的复杂裂缝网络。充分考虑压裂液滤失对复杂裂缝网络形成的影响,对提高页岩气水平井分段多簇压裂改造效果具有重要意义。

低渗透油气藏水平井分段多簇压裂簇间距优化新方法

水平井分段多簇压裂中簇间距的大小是决定水平井分段多簇压裂成败的关键因素。为提高低渗透油气藏储层压裂改造效果,需建立合理的簇间距优化模型,而现有的优化方法多以应力反转半径作为最佳间距,并未定量化表征压裂后的储层改造效果。为此,基于弹性力学基础理论和位移不连续法建立了考虑水力裂缝干扰模式下的复杂地应力场计算模型,研究了天然裂缝在复杂地应力场条件下发生张开和剪切破裂形成复杂裂缝网络的规律,再以获得最大缝网波及区域面积为优化目标,形成一种新的簇间距优化方法。研究结果表明:(1)张开的水力裂缝会在其周围产生诱导应力,压裂液的滤失则会导致地层孔隙压力变化,相应的地层孔隙弹性应力也会发生变化;(2)天然裂缝剪切破裂区域与张开破裂区域重叠,且前者要远大于后者,可采用天然裂缝剪切破裂区域面积来表征复杂裂缝网络波及区域的大小。采用该方法指导了现场水平井的簇间距优化设计,实验井压裂后取得了理想的增产效果,为低渗透油气藏水平井分段多簇压裂的簇间距优化设计提供了借鉴和指导。

宽长比对铝合金盒形件粘性介质压力成形的影响

针对不同宽长比(即盒形件宽度和长度的比值)的铝合金盒形件粘性介质压力成形进行了研究,分析了盒形件的不同宽长比对试件的壁厚、应力与应变及破裂区域的影响,得到了不同宽长比盒形件的极限变形能力。研究结果表明,随着盒形件宽长比的增加,试件破裂区域由盒形件长度方向的底部直边圆角区域向底部4个拐角圆角区域转移,能够成形出的最小圆角半径不断减小,贴模性能不断提高。

掌子面前支撑压力带岩层变形破坏机制研究

利用岩石滑移破坏强度理论,研究地下开采时掌子面前方岩体中的应力和应变状态,分析引起支撑压力区岩体体积变化的主要因素,并通过对体积变形状态及变形结果的分析,得到深部围岩区域破裂现象的发生条件。结果显示,深部岩体工程中掌子面前支撑压力区域体积变化的主要原因是最大支撑压力区域在各向不均匀压缩的条件下产生的"分层剥离",该机制可解释分区破裂化现象。同时,根据浅部与深部岩体工程的不同特征现象,给出以单轴抗压强度表示的界定浅部与深部工程的解析表达式,并认为对于较薄的岩层,普朗特解是一种很好的近似。