盐膏层造斜井段井眼缩径及套管外载数值模拟

盐膏层是油气成藏的良好盖层,塔里木盆地多个大型油气藏都属于巨厚盐下油气藏,为了提高单井产能,决定采用定向井和水平井来开发盐下油气藏。由于盐膏层距离产层较近,需要在盐膏层进行造斜。造斜井段盐膏层井眼的缩径规律及其对套管外载的影响国内外鲜有报道。应用有限元方法建立了造斜井段砂岩和盐膏岩地层、水泥环及套管耦合的三维力学模型,以塔里木羊塔克区块岩石力学测试成果为基础,研究得到造斜段井斜和方位对井眼缩径及套管外载的影响规律。该研究成果成功应用于塔里木巨厚盐下定向井、水平井轨迹设计,钻遇盐膏层泥浆密度的确定和井身结构设计,为塔里木盐膏层钻井、完井施工提供了重要的理论参考。     

察尔汁盐湖岩盐层渗透性的初步研究

察尔汗盐湖的岩盐层的渗透性主要受岩盐的颗粒直径、孔隙度、不均质系数及卤水的物理化学性质等因素的影响。采用实验室研究的手段并参照现场抽卤试验的成果，提出一些计算岩盐渗透系数的公式，并对渗透性分布作出预测。     

压缩蠕变力学试验的数值模拟研究

由于蠕变试验费时长、耗资大,在实际操作中比较困难,长期以来制约着蠕变试验的发展。本文利用岩土分析软件FLAC3D建立试验模型,对室内蠕变试验进行模拟研究。采用同实际试验相同的试验状态、加载设计和时间设置,得到了同实际情况相似的蠕变曲线并进行了蠕变变形分析,进而延伸到常规三轴压缩的试验状态。     

节理岩体法向蠕变特性的数值模拟

对含节理面的岩体模型进行数值模拟,研究节理面倾角、间距和条数等对节理岩体的轴向瞬时应变、轴向蠕变应变的影响。结果表明：(1)含单组平行贯通节理时,且节理面等间距均匀分布时,当节理面的倾角β为90°时,轴向瞬时应变和蠕变应变随节理面条数的增加几乎没有变化。当节理面条数保持不变,随着节理面的倾角β由0°增加至90°时,轴向瞬时应变和轴向蠕变应变呈先增加后减小的变化规律。(2)当节理岩体模型中含有2条交叉的贯通节理面时,竖直荷载方向与第1条节理面间的夹角,以及两条节理面间的夹角对节理岩体的轴向瞬时应变和蠕变应变均有所影响。     

地震作用下岩盐层套变规律研究

5.12汶川特大地震发生后,某气田在岩盐层段发现了多口井套变,为了能有效地治理,急需了解其套变的原因和规律。为此,利用真三维接触有限元分析方法研究了震前套管应力和变形分布规律,并在原有边界条件基础上,在模型的顶面进一步施加不同震级地震载荷,重新分析套管应力和变形的分布规律。对比二者分析的结果发现：无论是震前还是震后都显示岩盐层段套管的应力和变形水平明显高于套管其他部位,且基本规律是震级越高套管在岩盐层段的应力水平和变形越大。对比有限元计算震前和震后套管应力和变形的结果还发现,仅5.12特大地震载荷的竖向分量所产生的应力水平已经超过了套管的屈服强度极限,因此,可以判定此次地震是导致该气田盐岩层段出现套变的真正原因。     

井眼扩径对水平井声波测井响应影响的数值模拟

水平钻井得到越来越广泛的应用。作为储层评价最重要手段之一的声波测井在水平井中往往受到井眼状况等因素的影响,从而导致其应用效果明显变差。为此,采用三维有限差分法针对径向扩径尺寸变化、轴向扩径尺寸变化和扩径位置变化三大类情况开展了正演模拟研究,重点研究了井眼扩径对水平井声波测井波形幅度、到时和波速的影响。结果表明,当扩径段位于声源与最近的接收器之间时,扩径属性参数变化对纵横波波速测量结果无影响,但均会导致波形幅度明显降低;纵、横波幅度均随扩径圆筒厚度和长度的增大而减小,但基本不受扩径距的影响;纵波到时随扩径圆筒厚度和长度的增大而增大,但随扩径距的增大而轻微减小。本研究厘清了井眼扩径对水平井声波测井响应的影响规律,可为进一步开展水平井声波测井影响因素校正方法研究提供指导和帮助。     

单轴压缩下岩石蠕变失稳破坏过程数值模拟

在岩石破裂过程分析（RFPA2D）系统的基础上,考虑岩石损伤过程的时间因素影响,引入岩石细观单元蠕变本构方程,建立了考虑流变效应的岩石破裂过程RFPA2D数值模型。应用该模型模拟了恒定荷载作用下岩石的蠕变破坏过程,得到了岩石蠕变破裂的3个典型阶段：初始蠕变阶段、稳定蠕变阶段和加速蠕变阶段,模拟结果同实验室试验所观察到的现象十分吻合。这表明考虑流变效应的RFPA2D数值模型适用于模拟岩石的蠕变破坏这一复杂的、非线性演化问题。此外,数值模拟还揭示了岩石的宏观蠕变破坏实质上是细观层次上单元损伤累计的结果,这些结论对岩石工程的长期稳定性研究具有重要的理论指导和实践意义。     

陕南泥岩三轴压缩蠕变试验及其数值模拟研究

在对泥岩进行室内三轴流变压缩蠕变试验的基础上,确定了泥岩Burgers流变模型本构方程中的各参数数值,描述了陕南勉宁地区泥岩的流变特征。结果表明:随着荷载的增加,泥岩出现明显的三个阶段的蠕变曲线,试块的总体蠕变量较大。利用FLAC3D软件对三轴压缩蠕变试验(围压1MPa)进行了模拟计算,确定泥岩计算机模拟时的流变计算参数。在此基础上,分别对泥岩不同围压和不同试件形态状态下的三轴压缩蠕变试验进行了数值模拟计算,结果表明:圆柱体试件的应变量数值整体小于立方体试验试件的应变量数值。     

多层支撑深基坑变形数值模拟正交试验设计研究

分析了多层支撑深基坑设计中的多个参数,对诸如挡墙和支撑的刚度指标等参数选取进行了分析。对深开挖进行了多因素多水平的有限元数值模拟,在此基础上进行了支撑刚度、位移柔度数、土体变性及强度参数等5因素的4水平正交试验设计,得出了深开挖中的各个参数对多层支撑深开挖变形的影响程度和各个参数的灵敏度。分析结果表明,墙体的位移柔度数是控制基坑开挖变形的主要参数,其他的参数诸如土体的弹性模量等对基坑变形的影响较小。     

锦屏大理岩蠕变损伤演化细观力学特征的数值模拟研究

岩石的蠕变损伤和断裂是岩石流变效应的重要表现形式,但其损伤演化过程往往难以直观观测,为此,采用二维颗粒流数值模拟方法(PFC2D)对岩石的蠕变损伤和断裂的细观力学机制进行了分析。在锦屏大理岩室内试验基础上,利用颗粒流应力腐蚀模型(PSC),建立了能反映其短期和长期强度特征的柱状岩样数值模型,并开展了大量数值试验。结果表明,蠕变损伤的演化过程与暂态的损伤演化过程具有明显的差异。在岩样蠕变损伤过程中,其内部微裂纹多沿加载方向开裂且分布均匀,先快速增加再稳定扩展,最后则发生快速断裂。当荷载较小时,岩样宏观上呈现劈裂破坏特征,当荷载较大时,岩样呈现剪切破坏特征。在岩样蠕变损伤初始和稳定演化阶段的前期,荷载大小对岩样的损伤演化过程影响不大;在稳定演化阶段的后期至断裂过程中,低荷载下岩样的损伤增速比高荷载下快。     

察尔汗盐湖首采区含钾卤水水量水质模拟

察尔汗盐湖是一个以钾、镁为主，伴有多种非金属矿床的大型现代盐湖。赋存于盐层中的晶间卤水是我国目前钾肥生产的主要原料。作者根据当地的水文地质条件，建立了盐湖首采区含钾卤水的水量水质模型，其中用一级反应表示各离子间的固液转化效应，并采用特征有限元法求解包括反应项的对流－弥散方程。模拟结果具有较高的仿真性。     

边坡治理工程的数值模拟研究

边坡作为地质体，往往具有复杂的结构和地质力学特征，这些特点在一般的边坡治理工程设计中往往难以全面反映。本文结合实际工程，介绍了在较全面考虑边坡质体上述特性的前提下，采用数值模拟方法对边坡治理工程所进行的方案论证和设计优化。     

工程岩体地质力学作用过程的数值模拟

工程岩体地质力学作用过程的数值模拟, 是研究岩石工程设计、施工问题的有效途径。本文提出了工程岩体计算数据智能化准备与确定子系统、地质力学作用过程的仿真数值模拟及其快速图形处理子系统, 并将其集成为一体。系统采用人机交互界面及多系统的自动转换, 使整个分析系统能充分发挥其模拟分析及图形处理功能, 方便实用。     

裂隙岩体水力特征数值模拟试验的初步结果

本文利用文献中的数据进行数值模拟试验,结果表明:流量等效和渗透作用力变形效果等效互不包容;不同级别结构面体系难以用连续介质方法处理,同级别结构面体系在工程作用力变化范围内,可由其静态水力特征推演动态特征;工程岩体结构面间充分连通的假设过于粗糙,常规试验手段获取的量值倾向于局部特征的反映。     

碳酸盐岩烃源岩排烃过程的模拟

在评述排烃模拟研究现状的基础上，综合排烃研究的最新成果及若干碳酸盐岩烃源区的实际地质情况，认为碳酸盐岩油气运移的主要机理为压力驱动下沿微裂缝的独立烃相排出。含烃饱和度和破裂压力是控制烃类运移的二个主要因素，排烃遵循“压力增长—岩石微破裂—烃类排出—微裂缝弥合”这一往复过程；最后，将该模式应用于鄂尔多斯盆地的排烃研究中，定量、动态模拟出下古生界下马家沟组碳酸盐岩烃源岩的排油史和排气史     

淄博市腈纶工程水源地地下水资源开采预测的数值模拟

利用Ｒｉｔｚ有限元数值分析方法＾［１］,结合单纯形线性规划,在完成在对山东省淄博市临淄区王旺庄－朱台地段的淄博市腈纶工程水源地的水文地质模型建造的基础上,成功地对水源地进行地下水开采模拟,同时对该水源地的未来１０年开采作了两种大气降水条件下的地下水动态预测,为腈纶工程水源地地下水开采提供了充分的设计依据。     

四川省岩盐资源开发对策

盐是关系国计民生的重要物资,既是人类生活的必需品,又是氯碱基础化工原料。本文以地质学与经济学相结合的观点,通过对四川岩盐资源优势、开发利用现状、技术经济条件、川盐需求预测及开发利用前景等的分析,提出了四川岩盐开发的战略对策和建议,对促进四川岩盐资源开发和经济发展具有重要意义,并为四川地矿、盐业、化工等部门制定规划提供科学依据。     

水布垭马崖高边坡岩体地下开挖三维数值模拟研究

清江水布垭水电站是清江上游拟建的一个特大型水电工程,马崖高边坡位于水布垭峡谷出口右侧,总体地质结构具上硬下软特征,电站导流洞及尾水洞将从马崖高陡边坡坡脚穿出,地下开挖主要在软岩层中。应用FINAL及ROCKY程序对水布垭马崖高陡边坡岩体地下开挖进行数值模拟,研究了边坡岩体内进行地下洞室开挖后边坡力学状态的改变及洞室岩体（含岩柱）的稳定性,基于削坡是水布垭马崖高陡边坡的重要整治措施之一,研究中进行了各种分步开挖工况下的削坡有效性定量研究,重要工况还同时进行了VI度地震作用下的动力作用分析。     

澧县曾家河芒硝岩盐矿床开发浅析

本文在分析矿床内外部建设条件的基础上,根据芒硝岩盐原料市场行情,着重对矿床开发的经济社会效益进行了评价,初步评价表明:国家和企业均可获得较丰厚的利润,还可安置1400多人就业。建议进一步开展地质勘查工作。     

工程因素对围岩稳定性影响三维数值模拟分析

结合某地下工程实际,运用FLAC3D模拟了巷道断面形状、开挖面距离以及开挖顺序对巷道围岩稳定性的影响,并模拟了围岩深部多点位移规律。结果表明,相同围岩条件下,不同断面形状其力学效应不同,同一断面在不同围岩条件下变形不一样;围岩水平位移曲线随开挖面的距离呈S形,围岩水平最大位移主要发生在距开挖面后方 2倍巷道长径的范围内;Ⅲ级围岩深部位移影响范围约 2 .8～ 4 .3m,Ⅳ级围岩影响范围 6 .9～ 7.8m;对较大断面,分步开挖有利于围岩控制。