涪陵页岩气田江东区块优快钻井技术研究与应用

涪陵页岩气田江东区块地质构造复杂、地层倾角大,存在机械钻速低、定向钻井托压严重、水平井轨迹控制困难等问题,给该地区优快钻井作业带来了挑战。本文通过总结现场施工作业及技术攻关实践,分析总结了江东区块复杂地质条件下相适应的钻井新工艺、新工具,形成了一套适用于涪陵页岩气田江东区块的优快钻井技术。江东区块钻井周期从开发前期的235 d缩短至9033 d,机械钻速、储层钻遇率不断提高的同时,定向钻井托压、钻头提前失效等工况逐渐减少。通过4年发展,涪陵页岩气田江东区块优快钻井集成技术逐渐成熟,基本满足了深层页岩气的开发需要。     

拉林铁路板块缝合带隧道地应力分析

青藏高原板块缝合带为印度板块和欧亚板块两大陆块的缝合区域,带区地质条件复杂,构造运动强烈。川藏线拉林铁路几乎沿雅鲁藏布江缝合带展布,高地应力问题十分突出,但目前针对板块缝合带隧道的地应力研究相对较少。本文采用空心包体法对拉林铁路沿线隧道进行了原位地应力测量,并与成兰、兰渝和锦屏等几个典型工程的地应力进行对比分析。研究表明：拉林铁路沿线隧道埋深大,构造应力突出,总体表现为最大水平主应力 > 垂直主应力 > 最小水平主应力;平均侧压系数（1.0~1.5）分布较为集中且处于较高水平;最大主应力量值大多在20~50 MPa之间,最大主应力与埋深的梯度为0.033 7 MPa/m,方向以北北西-北北东向为主。建议采用仰拱结构减小隧道墙脚处的应力集中现象。     

土质边坡的饱和−非饱和渗流分析及特殊应力修正

基于连续多孔介质原理与混合体原理引入流?固耦合模型,采用FISH语言编制程序,建立了初始渗流场设置函数、饱和?非饱和渗流分析模块、特殊应力修正模块以及非饱和单元抗剪强度修正模块,实现了利用FLAC3D进行饱和?非饱和渗流分析,同时基于饱和?非饱和渗流场修正非饱和区土体单元的有效应力以及抗剪强度,完成了将FLAC3D中饱和土流?固耦合计算原理扩展到非饱和土中。在二次开发的分析模块基础上对Liakopoulos砂柱排水试验进行数值模拟,验证了计算模型和计算程序的正确性。同时也研究了降雨入渗对土质边坡的渗流场、位移场以及稳定性演变过程的影响,揭示了降雨诱发边坡失稳的机制。     

基于连续损伤的水平井射孔-近井筒三维破裂模拟

射孔作为井筒与储层之间的液流通道,是水力压裂过程中的重要可控性参数。为研究水平井射孔-近井筒破裂机制,采用岩层变形-流体渗流方程描述应力状态变化,应用连续损伤破裂单元表征三维破裂位置与形态演化,并开发有限元求解程序模拟分析了射孔对水平井初始破裂压力、破裂位置及近井筒裂缝复杂性的调控作用。通过与解析模型及射孔压裂物理模型试验结果对比,验证了模型及有限元程序的有效性;水平井破裂压力数值分析结果与现场测试数据吻合较好。研究表明：射孔可调控水平井破裂压力与初始破裂位置,同时对近井筒区域裂缝扩展形态影响显著。通过优化射孔参数可以引导初始破裂向最优破裂面扩展、有效降低破裂压力,减小由于螺旋射孔空间排布引起的水平井近井筒裂缝迂曲与复杂程度,提高致密油气藏压裂改造效果。     

煤层定向水平分支井预测方法研究

借鉴石油系统地质导向工作方法,提出煤层中水平段钻进确定煤层倾角的三维空间计算方法,以及如何指导进入着陆点后调整孔斜角的原则。根据不同地层产状下钻头钻进和钻出煤层的姿态,总结出在钻进过程中因煤层产状变化引起的8种不同脱靶(入靶)模式,并推导出三维空间内8种模式下真实煤层视倾角的计算方法。采用半定量的方法给出脱靶后调整钻孔轨迹的方法以及孔斜调整区间。通过钻探实例验证该预测算法能够指导减少脱靶,提高煤层钻遇率和钻井效率。     

皖南地区加里东运动构造特征

前人认为皖南地区加里东运动仅表现为抬升造陆运动。文中从构造运动不整合接触关系证据、盖层构造、劈理及变形变质程度,以及古构造应力场特征等方面开展研究。于皖南地区多处发现了上泥盆统与下伏志留系呈角度不整合接触,表明了区内发育加里东褶皱。通过区域地质调查和构造解剖,揭示了区内复式褶皱为加里东和印支两期褶皱叠加的产物。其中,加里东期构造样式主要为区域性开阔褶皱,规模巨大,其轴迹呈北东东向或近东西向延伸,然而,印支期构造样式为线性中常褶皱,规模较小,其轴迹主要呈北东向展布。应用赤平极射投影法对研究区内的褶皱轴面产状、劈理产状要素进行统计分析,结果显示发育加里东期、印支期等多期变形构造;并利用该法求得褶皱两翼优势产状,应用数学计算法计算出区内3期构造应力场特征值,显示华南地块自南而北向扬子地块俯冲挤压的陆内造山动力学过程。早古生代盖层造山属性为陆内造山。区内加里东期褶皱构造属性的厘定和深入研究,对区域构造格架的建立具有重要意义。     

柴达木盆地北缘中、新生代构造演化探讨

本文通过近年来的地震反射信息研究,对柴达木盆地北缘中、新生代地质构造演化进行了分析,透过红山地区这个窗口,揭示柴达木盆地内中、新生代两个世代的构造成因类型,展示二者叠置关系和构造样式,认为该区存在先张后压的演化历史,且后期挤压作用破坏和改造早期拉张构造样式,从而更有效地指导盆地中生代油气藏的勘探。     

三峡库区万州区山湾堰塘沉积物特征及演化历史

万州特有的阶梯状地貌特征是万州地区河流地貌演化及水平地层特殊地质环境共同作用的结果,通过系统的野外地质调查、勘探和资料收集,结合2008年堰塘的湖中钻探,对该堰塘沉积物进行系统取样与分析,并进行了沉积物年龄与成分的测定.结果表明山湾陡崖的崩塌与阶地抬升及区域构造运动一致.绘制了山湾滑坡崩塌堆积物各期次沉积剖面,共分为10个崩塌旋回.结合沉积物测年,研究了山湾滑坡体沉积物沉积速率,得出了山湾危岩陡崖后退速率为0.31~0.37 m/ka.      

水压致裂法测量裂隙岩体的地应力研究

通过对水压致裂法形成的钻孔印模分析,运用Taylor公式和最小二乘法迭代算法,计算纵向和横向裂隙岩体地应力大小及其误差。首先确定大地、裂隙和钻孔坐标系,根据印模曲线确定裂隙方位;然后用Taylor公式和最小二乘法迭代算法,计算应力分量;最后计算出主应力大小及其误差。将此方法应用于雪峰山隧址区ZK6钻孔的地应力场计算,得出其最大水平应力为13 MPa,方位113°左右,这与地质构造法实测的应力场相吻合,说明这一方法合理可行,具有较好的实用价值。     

爆炸应力波对新浇混凝土衬砌的影响研究

爆炸应力波作用下新浇混凝土衬砌的破坏模式及安全振动速度是水电、铁道工程隧洞建设中需要解决的重要问题。根据弹性P波及SV波在介质中的传播规律,讨论了P波及SV波在薄层混凝土衬砌中的传播及近似处理方法,依照莫尔-库仑准则、极限拉应力准则、极限拉应变准则,研究了爆炸应力波作用下新混凝土衬砌的破坏模式及安全振动速度。结果表明,入射应力波及衬砌中的折射波对衬砌的破坏作用最主要,折射波在衬砌内产生的反、折射波将降低衬砌中的应力,具有卸载效果;混凝土衬砌的安全振动速度随着龄期的增大而增大,P波入射时,安全振动速度随着入射角的增大而增大,入射角较大时,胶结面容易发生剪切破坏,较小时,容易发生拉伸破坏,SV波入射时,较小角度下容易发生剪切破坏,较大角度时容易发生拉伸破坏;围岩弹性模量越高,衬砌的安全振动速度越小。