摘要：地震作用下油井套管的动力响应规律关系到油井生产和运营的安全性。基于弹性地基梁和土-结构相互作用理论,建立套管横向振动力学模型;运用有限元和时程分析法,建立无油井套管的场地土层和油井套管-土的数值模型,研究不同加速度峰值El-Centro波作用下油井套管动力响应规律。结果表明:(1)套管、土体的位移和加速度响应随着埋深增大而减小,且减小幅度增大。(2)套管的存在降低了场地土的地震动力响应,但降低幅度较小。(3)地面0 m处套管的地震动力响应最显著,土体非线性特征明显;套管在地面0 m处附近产生应力集中,为最不利位置处。(4)在土体刚度变化较大的位置出现应力突变,应力峰值在2~6 s、9~12 s持续波动,对套管造成较大的变形与破坏;套管加速度时程曲线比输入的地震波时程曲线滞后0.08 s。(5)地面0 m处附近约束套管的土体变形比较深处的土体严重,加速度时程曲线呈现明显的多峰特征。研究结论可为油井的抗震设计、安全生产和运营维护等提供理论依据和技术支撑。

摘要：射孔完井技术的发展与完善对油气田的高效测试和开采具有重要的现实意义和实用价值。但低渗透储层(如低渗煤层)采用常规聚能射孔完井时,存在压实损坏带,导致渗流阻力大、产能降低等问题。为改善低渗透储层的开发效果,提出了自清洁、后效体等新型射孔技术,但其射孔效果、适用性等问题尚不明确。基于LS-DYNA的显示时间积分算法及流固耦合机理,形成地层-水泥环-套管-射孔弹动态射孔有限元模型建立方法,制定了不同射孔技术条件下动态射孔数值模拟方案,建立了不同射孔技术的有限元模型,并开展了不同射孔技术动态射孔仿真模拟研究,基于数值模拟研究结果,对2种射孔技术的适用性进行了分析研究。结果表明:自清洁和后效体射孔较常规射孔孔深有所下降,但孔径较常规射孔扩大15%左右。孔深和孔径与抗压强度、弹性模量、围压成反比,与孔隙率成正比,负压对单一射孔效果的影响较小。针对中孔低渗、低孔低渗油气藏,自清洁、后效体射孔技术孔道容积较常规分别增大9.55%、12.23%左右,射孔效果突出。上述研究结果可为自清洁与后效体射孔技术的设计与应用提供理论支撑,对两种射孔技术的发展及其对低渗储层(如低渗煤层)油气井的增产有着重要的意义。

摘要：在岩体工程中,岩体因施工扰动使得其内部裂纹扩展与贯通,降低了岩体结构强度,进而引发工程事故。为了研究裂隙岩体在荷载作用下裂纹扩展演化与破坏规律,以预制含雁行双裂隙类砂岩试样为研究对象,采用单轴压缩试验与数字图像相关(digital image correlation,DIC)技术相结合,探究裂隙倾角和岩桥倾角对试样裂纹产生、扩展和破坏模式的影响。结果表明:裂纹先从试样边界处产生,向试样中心扩展,随加载的进行,裂纹转向从裂隙尖端处产生,向试样上下端面扩展。试样新生裂纹扩展演化过程、破坏模式与裂隙的倾角特征关系密切,随裂隙倾角和岩桥倾角的增加,裂纹扩展的数量分别呈现出先减少再增加后减少、先减少后增加的特点,试样破坏模式呈现出由张拉破坏向张拉-剪切复合破坏转变,但当裂隙倾角增加至90°时,试样破坏模式又呈现出张拉破坏。岩桥贯通取决于其水平投影长度,当岩桥倾角为0°、30°,岩桥水平投影长度较长,岩桥未贯通,当岩桥倾角为60°、90°、120°,岩桥水平投影长度逐渐减小,岩桥发生直接贯通。研究成果可为工程设计及优化提供一定的指导意义。

摘要：页岩的脆性研究涉及多尺度,为从细观尺度揭示矿物组分含量和分布形式对页岩脆性的影响规律,对页岩矿物组分进行细观处理并分类,应用COMSOL有限元分析软件,建立页岩细观数值模型,通过模拟加载围压和轴压处理为平面应力问题,并结合室内力学实验,从细观尺度对页岩脆性破坏机理进行探究。结果表明:页岩受力后沿层理方向分布的次生微裂隙群不断发生挤压、起裂、扩张、贯通,最终导致宏观上的脆性损伤破坏;碎屑矿物、碳酸盐岩矿物含量增加显著增强页岩的脆性,黏土矿物含量增加弱化了页岩的脆性;矿物呈斜带状或块状分布时,不同矿物之间弱接触面上出现了明显的应力突变,当矿物呈无序随机分布时,应力集中区域呈零散分布。研究结果从宏-细观尺度明确了影响页岩发生脆性破坏的关键因素,为遴选射孔改造层段和设计储层压裂规模提供了理论依据。

摘要：射孔参数对油气井产能有着重要的影响,目前对射孔参数的优选大都基于单因素分析,缺乏多因素的综合分析评价。笔者应用有限元模拟的方法,开展不同储层条件下射孔参数对井口流量影响规律的分析研究,首先建立射孔完井储层压降的几何模型,进行射孔后流体流动模拟研究,得到均质储层、各向异性储层、裂缝性储层的射孔参数、各向异性参数及天然裂缝参数对储层压力场及渗流场的影响规律。定量计算孔深、孔密、孔径、相位角、污染带深度及污染程度等参数与井口流量的关系,并设计不同储层不同射孔方式下射孔参数多因素分析的正交实验,得到每种工况下的井口流量。然后利用灰色关联理论分析在不同储层条件、不同射孔方式下各参数与井口流量之间的灰色关联系数,进而对各参数进行适用性评价,并形成射孔参数优化设计软件。保证套管抗挤毁能力降低不超过5%,以射孔完井产能比最大为目标,针对实际射孔参数组合,结合F油田进行射孔参数优化,给出了不同储层、不同射孔方式下射孔优化方案。最后对射孔参数进行敏感性分析,得到射孔深度、相位角、孔密的变化对定向井产能的影响规律,随着孔深、孔密的增加水平井日产量和累产量均逐渐增加,45°相位角时油井日产量与累产量均高于0°相位角。基于有限元模拟的正交实验实现了射孔参数的多因素综合评价,灰色关联法提高了射孔参数权重的可靠性,本研究为射孔参数合理范围优选提供依据。

摘要：为研究页岩储层天然裂缝剪切滑移特性,基于GCTS TRR-1000三轴力学系统,设计了注入流体和水力裂缝共同作用下的天然裂缝剪切滑移实验。实验结果表明:(1)天然裂缝在与水力裂缝相交前就发生了微小的剪切滑移(<0.02 mm),但此过程的剪切滑移是天然裂缝压实所致;裂缝相交后由于注入流体的作用天然裂缝发生破坏,进而产生剪切滑移,此过程剪切滑移量约为相交前的2~10倍。(2)天然裂缝的最大剪切滑移距离和峰值滑移速率随偏应力的增大而增大,较大的偏应力有利于天然裂缝产生剪切滑移。(3)天然裂缝起裂形式随围压的增大由张性向剪切过渡,张性起裂下裂缝峰值滑移速率高、最大滑移距离较小,剪切起裂方式下裂缝峰值滑移速率低、最大滑移距离较大,高围压下裂缝的剪切起裂更有利于裂缝的剪切滑移。(4)天然裂缝破坏前后裂缝面正应力和剪应力差随偏应力和围压的增大而增大,同时天然裂缝最大滑移距离又与裂缝面正应力和剪应力差正相关。

摘要：在前人研究基础上,应用室内实验的方法,修正了高压软管压耗计算方法,建立了泵压计算模型,以最大射流冲击力为目标,综合考虑钻进与携岩需要的最小排量和管线的承压能力,优化了径向水平井钻井作业的排量。结果表明:高压软管段压耗在循环系统总压耗中占有较大比重,修正后高压软管压耗计算值与实测值最大差值仅为实测值的5. 08%,可满足工程计算要求;采用最大射流冲击力标准,初步形成了径向水平井钻井水力参数优化设计方法,根据此方法,可得到径向水平井施工的最优排量,从而得到其他最优水力参数。可为水力喷射径向水平井技术现场配套设备和施工参数的选择提供依据。

摘要：岩石强度与变形存在显著的尺度效应。本文对石油工程岩石强度尺度效应根源、强度与变形尺度效应规律及影响因素进行总结分析,并对未来研究方向给出了建议。结果表明:非均质性理论和端部摩擦效应理论是解释岩石强度尺度效应根源的主要理论,但实际岩石强度必然受到二者共同制约,区别在于不同尺度岩样,起主导作用的因素不同;岩石强度与变形尺度效应规律目前仍存在较大分歧,各预测模型普适性有待提高;岩石类型、非均质度等10个因素均影响岩石强度与变形尺度效应规律;建立行业统一的测试和评价标准、开展储层条件下的岩石强度与变形尺度效应实验等6个方向是未来石油工程岩石强度与变形尺度效应的研究重点。岩石强度与变形尺度效应研究对于钻井安全和压裂设计等具有重要指导意义。

摘要：针对致密油储层水平井体积改造存在复杂缝网、开发过程存在应力敏感的特征,基于有效应力原理及改造区多重孔隙介质流体流动特征,建立考虑基质、天然裂缝和网络裂缝系统特征的流固耦合数学模型,进行应力场–渗流场全耦合有限元数值求解;并与现有软件对比验证该算法的正确性,分析未耦合与全耦合情况下体积压裂水平井生产动态的差异,揭示了致密油流动特征及产能影响因素。结果表明:当考虑流固耦合效应时,水平井初期产量较高但递减较快,存在经济最优的储层压裂改造参数,采用水平井大规模体积压裂的"井工厂"开发模式对提高采收率较为有利。研究结果可为致密油水平井体积压裂优化设计及高效开发提供一定的理论指导。

摘要：利用RTR-1000岩石三轴测试系统和X射线衍射仪对鄂尔多斯盆地南部长7陆相页岩10块岩心进行力学性质和矿物组分测试,采用灰度关联法确定影响页岩脆性的主要矿物及其在脆性评价时所占的权重。在此基础上,提出一种新的结合页岩矿物组分和其脆性影响系数的脆性评价方法,并利用该方法对W区块L井页岩层段进行脆性评价,指导该井压裂设计。结果表明,W区块陆相页岩中含量较高的主要矿物为长石、石英、伊利石、白云石、透辉石、绿泥石、菱铁矿7种矿物,其在脆性评价中所占权重依次为0. 136、0. 117、0. 138、0. 173、0. 145、0. 136、0. 157,权重相差不超过0. 06,说明该区块页岩脆性评价时7种矿物对脆性的贡献均应考虑;新的脆性评价模型可快速建立页岩储层脆性指数剖面,优选出高脆性段,为储层压裂施工提供一定依据。