塔里木盆地博孜——大北地区被动走滑构造特征及其对裂缝发育的控制作用

库车坳陷位于南天山山前,受多期造山作用、基底先存构造与盐构造等因素的影响,构造格局复杂。明确此类复杂构造系统对裂缝发育的控制作用,对天然气勘探开发具有重要意义。基于前人的研究成果,结合最新地震、露头调查、成像与岩心资料等,系统性总结分析了博孜—大北地区构造模式及裂缝分布特征。研究结果表明,新生代以来研究区在天山造山运动与塔里木板块旋转联合控制作用下,构造系统在冲断的基础上发生被动走滑;在多条NEE向逆冲断层控制下,研究区构造体系南北方向上具有显著差异,呈现明显的分带特征;在走滑调节构造控制下,东西方向上走滑与逆冲相互转化,呈现明显的构造分段特征;断层被动走滑是有效缝发育的主控因素,断层走滑扰动应力场控制下的裂缝发育呈现分带特征;断层走滑作用下形成的断-缝系统是提高井产能的关键。此外,探讨了博孜—大北地区被动走滑构造控制下的裂缝发育规律及井产能特征,为裂缝发育机理的进一步研究提供了基础,同时也为此类油气田勘探开发提供一定的参考。

基于扰动应力场模型的ABAQUS二次开发及其与塑性损伤模型的比较

扰动应力场模型(DSFM)由于考虑了裂缝间的剪切滑移效应,融合了转动裂缝模型和固定裂缝模型的思想,可以更真实地模拟钢筋混凝土构件的受剪性能。通过大型通用有限元软件ABAQUS的二次开发接口,开发了基于DSFM模型思想的用户子程序UMAT,重点介绍将剪切滑移应变从总应变中分离出来的算法,并给出能够适应UMAT开发要求的编程方法和流程。利用所开发的UMAT子程序和ABAQUS内置的塑性损伤(CDP)模型对多伦多大学完成的多块钢筋混凝土平板试验进行分析。结果表明,所开发的子程序能够准确反应不同配筋形式的钢筋混凝土单元在不同受力状态下的响应,而ABAQUS内置的CDP模型由于无法反应钢筋混凝土单元斜裂缝出现后的剪应力强化效应,不能用于钢筋混凝土的受剪性能分析。

水力裂缝周围应力场解析模型及应力扰动分析

运用势理论建立了无限大地层Ⅰ-Ⅱ复合型裂缝周围应力场解析模型,得到地应力和流体压力双重作用下Ⅰ-Ⅱ复合型裂缝应力场函数和复合裂缝应力场解析表达式。计算并分析了裂缝倾角为0°、30°、45°和60°等4种倾斜裂缝周围的有效应力分布。研究中发现:当垂直于裂纹面方向距离超过4倍半缝长时,诱导应力几乎可以忽略不计;垂直于裂纹面方向的应力扰动范围比平行于裂纹面方向的扰动范围大57.7%~61.5%;平行于最大水平主应力的裂缝在垂直于裂纹面方向中心区域的应力诱导范围比端部高7.9%~10.8%,不平行于最大水平主应力的裂缝垂直于裂纹面方向中心区域应力诱导范围比端部低23.8%~26.4%;在裂缝周围存在应力增强区和应力屏蔽区,且范围和形态与射孔方向和最大水平主应力夹角存在关系。研究结果可为水平井射孔角优选以及分段压裂的裂缝优化布置提供一定的理论指导。

震源硬化模型的理论、实验及观测事实依据

从前兆异常共性特征、有关理论分析及岩石实验结果等方面，论证了震源硬化模型的科学性和合理性。指出强震震源将经历弹性形变、介质硬化、破裂成核和破裂失稳４个阶段。震源应力－应变扰动范围仅为震源尺度的１／２，不可能波及到几百公里之外，而７级强震前兆异常范围至少 ５００ ｋｍ，因此前兆异常与地震都是区域应力场作用的结果和表现。前兆异常是测点附近浅层岩体产生裂隙、形变、位移的结果。地震是震源区岩石快速破裂的结果，它们同场共生不是互为因果。震源介质硬化是造成中短期阶段震源区中小震平静、无前兆异常、出现地震围空、前兆异常由外围向震中迁移演化的主要原因。

用扰动应力场模型模拟深受弯简支梁的受力性能

使用基于扰动应力场模型的非线性有限元程序VT2分析了4个深受弯简支梁的受力性能。通过与试验结果的对比,在开裂形态、破坏形式、纵筋应变分布及荷载位移曲线等局部与整体反应层次上,评价了扰动应力场模型模拟深受弯简支梁受力性能的适用性。

水平井压裂储层应力场研究进展及趋向

通过全面梳理相关领域的研究成果,厘清了水平井压裂过程中的主要应力计算模型,明确了扰动应力场的影响因素及其扰动机制,指出了水平井压裂应力场研究的未来发展方向,为后续水平井压裂应力场的深入研究提供了一定的参考和指导。

不同抗剪模型下高强混凝土剪力墙数值模拟分析

基于修正斜压场理论和扰动应力场模型分别对不同剪跨比的高强混凝土剪力墙拟静力试验进行数值模拟,得到相应的滞回曲线和骨架曲线。与试验数据对比,结果表明:较之于修正斜压场理论模型,基于扰动应力场模型计算的PΔ滞回曲线与试验PΔ滞回曲线吻合更好,得到的破坏形态及裂缝分布图与试验基本相同。充分说明了基于扰动应力场模型的有限元数值模型能够较好地模拟循环荷载作用下的高强混凝土剪力墙构件的滞回特性。

钢筋混凝土梁柱节点抗剪强度分析

基于扰动应力场模型(DSFM),首先采用自编程序对钢筋混凝土剪切板进行受剪分析,得到抗剪强度计算值与试验值之平均比值为1.16,方差为0.11,符合良好,从而验证了自编程序的实用性与可靠性.在此基础上对钢筋混凝土梁柱节点进行受剪分析,得到其抗剪强度,并与试验结果进行对比,结果表明:梁柱节点抗剪强度计算值与试验值之平均比值为0.87,方差为0.23,验证了用DSFM模型对梁柱节点进行受剪分析的合理性与准确性.