砂砾岩压裂中砾石对水力裂缝扩展影响机理研究

近年来砂砾岩油气藏在新探明储量中占比逐年上升,砂砾岩油气藏的开发也逐渐受到重视。砂砾岩具有渗透率低、导流能力差的特性,在开发砂砾岩油藏时需要进行大规模水力压裂形成缝网,但是由于砾石阻碍复杂缝网的形成,导致砂砾岩压裂增产效果不理想。因此针对砂砾岩的结构特征,根据断裂力学理论,以砂砾岩地层中水力裂缝为研究对象,探讨在砂砾岩地层压裂时砾石对水力裂缝扩展的影响规律。研究结果表明,水力裂缝与砾石产生相互作用后,水力裂缝的扩展以绕砾石扩展为主,少数情况下会穿过砾石;砾石的形状对水力裂缝的绕砾行为具有显著影响;随着水力裂缝在绕砾过程中的扩展方向改变,水力裂缝绕砾越来越困难;砾石越圆,水力裂缝的绕砾扩展越容易。该研究进一步揭示了水力裂缝与砾石的相互作用规律,对于砂砾岩油气藏的开发有一定的借鉴意义。

模拟降雨条件下角砾和圆砾对陡峭路堑边坡产流产沙的影响

[目的]研究角砾和圆砾对陡峭工程边坡入渗、产流、产沙以及水动力学特征,为青藏高原地区工程边坡土壤侵蚀预测模型与水土保持工作提供一定的理论支撑。[方法]基于青藏高原地区派墨农村公路沿线气候特征及其土质路堑边坡形态和物质组成特征,通过室内人工降雨模拟试验,研究了在强降雨(120 mm/h),大坡度(50°),3种砾石含量(30%,40%,50%)条件下圆砾和角砾坡面宏观侵蚀特征和产流产沙规律。[结果]圆砾坡面平均入渗率高于角砾坡面,平均产流率低于角砾坡面,初始产流时间明显晚于角砾坡面;圆砾和角砾坡面水流流态均属于层流,流型均为急流,圆砾坡面的径流剪切力、径流功率、雷诺数略小于角砾坡面,但弗劳德数远大于角砾坡面,流速大于角砾坡面,阻力系数小于角砾坡面,径流挟沙能力更强;圆砾坡面稳定产沙率约为角砾坡面的2倍,总产沙量比角砾坡面高出约20%。[结论]卵砾石表面光滑,与土壤间贴合不够紧密,形状更容易引起局部湍流,在强降雨条件下,陡峻冲洪积路堑边坡坡面易发育以卵砾石为中心,遍布坡面的环形小细沟,细沟发育数量和产沙量都将大于以棱角状碎块石组成的崩坡积路堑边坡。

饱和掺砾砂土的动强度试验研究

利用GDS动三轴仪进行了一系列饱和掺砾砂土不排水动三轴试验,研究其在循环荷载作用下的动强度,分析含砾量和掺砾形状对饱和掺砾砂土动强度的影响规律。结果表明:含砾量对掺砾砂土的动强度影响较大,掺砾砂土动强度随着掺砾量的增加呈现线性增大的趋势,并且随围压的升高这种趋势越来越明显;片状形掺砾砂土的动强度最高,棱角形次之,亚圆形最低,且掺砾形状越不规则对动强度的影响越大。

基于不规则颗粒离散元的砾石土三轴数值模拟

心墙砾石土的力学性质直接影响土石坝心墙沉降变形及结构安全。针对目前对其影响因素的研究多集中于砾石掺配比例和空间分布,且存在缺乏考虑砾石形状对砾石土力学性质影响的问题,提出基于不规则砾石形态的砾石土离散元数值分析方法,探究砾石形状对砾石土力学性质的影响。首先,基于三维激光扫描技术构建不规则三维形态砾石模型库,并提出三变量形状评定标准对砾石形状特征进行判定;然后,提出颗粒原位替换法构建砾石土颗粒流模型;最后,进行不同砾石形状的三轴压缩数值试验,分析砾石土的力学性质。结果表明,提出的三变量形状评定标准简单有效,能够精确识别不规则砾石的多重形状特性;砾石形状对砾石土的宏观力学性质影响显著,不同形状砾石数量的均匀性有助于提高试样强度。研究可为改善心墙砾石土力学性质提供参考。