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煤储层孔-裂隙非均质性及其地质影响因素研究进展 被引量:51
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作者 刘大锰 李振涛 蔡益栋 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2015年第2期10-15,共6页
煤储层孔-裂隙是煤层气吸附、运移和赋存的重要空间,其非均质性对煤层气勘探选区和合理开发具有重要意义。从煤储层孔-裂隙分类方法、定量表征技术、非均质性分布规律以及地质控制因素等方面进行分析,总结了国内外煤储层孔-裂隙非均质... 煤储层孔-裂隙是煤层气吸附、运移和赋存的重要空间,其非均质性对煤层气勘探选区和合理开发具有重要意义。从煤储层孔-裂隙分类方法、定量表征技术、非均质性分布规律以及地质控制因素等方面进行分析,总结了国内外煤储层孔-裂隙非均质性及地质控制研究的最新进展。研究结果表明:孔-裂隙的分类方案具有多样性,但以尺度和机理分类为主,尺度与机理结合的分类方法深化了对煤层气赋存和运移机理的理解,孔-裂隙非均质性的表征技术呈现精细化、定量化和超微观化特征,结合其他学科综合分析,是国际上煤储层孔-裂隙研究方法的重要发展趋势;煤储层孔-裂隙非均质性主要受控于煤变质作用、沉积环境、构造演化、岩浆活动及其相互的叠合作用。综合多种常规与非常规表征技术对煤储层孔-裂隙非均质性进行系统化、精细化、超微观化的定量表征,并探寻煤储层孔-裂隙非均质性的地质成因规律,将是今后该研究领域的发展趋势。 展开更多
关键词 煤储层 孔-裂隙 非均质性 地质控制
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沁水盆地煤系地层孔-裂隙特征测井反演 被引量:16
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作者 丁文龙 梅永贵 +3 位作者 尹帅 刘忠 赵冬 刘建军 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2015年第2期53-57,共5页
利用微分等效介质理论方法和Biot相恰理论方法,分别对沁水盆地固县井区山西组3号原生结构煤层及其上覆煤系地层孔隙纵横比和裂隙密度进行了反演。结果表明,3号原生结构煤层以近球形孔隙空间系统为主;上覆致密砂岩以裂缝性孔隙空间系统为... 利用微分等效介质理论方法和Biot相恰理论方法,分别对沁水盆地固县井区山西组3号原生结构煤层及其上覆煤系地层孔隙纵横比和裂隙密度进行了反演。结果表明,3号原生结构煤层以近球形孔隙空间系统为主;上覆致密砂岩以裂缝性孔隙空间系统为主;上覆泥岩中存在孔隙及裂缝型多重孔隙空间系统。随着裂隙密度的增加,煤系地层裂缝孔隙度逐渐趋向于一个极大值,同时岩石体积模量发生显著降低,裂隙密度反演结果对指导煤系气勘探具有一定参考价值。 展开更多
关键词 煤系地层 孔-裂隙 孔隙纵横比 裂隙密度 物性 测井分析
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致密砂岩层系多尺度波耗散规律及双重分形结构模型 被引量:2
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作者 马汝鹏 巴晶 符力耘 《科学通报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第26期3506-3517,共12页
了解地层岩石的多尺度非均质性特征对不同频率弹性波响应的影响,对基于地震资料解释与反演地下介质属性至关重要.本文联合采用超声波实验(550 kHz)、声波测井(约10 kHz)和地震勘探(约30 Hz)手段,对鄂尔多斯盆地延长组致密岩石开展观测,... 了解地层岩石的多尺度非均质性特征对不同频率弹性波响应的影响,对基于地震资料解释与反演地下介质属性至关重要.本文联合采用超声波实验(550 kHz)、声波测井(约10 kHz)和地震勘探(约30 Hz)手段,对鄂尔多斯盆地延长组致密岩石开展观测,估算了不同频率下致密砂岩中的纵波传播速度和衰减.超声波观测结果显示,随着围压增大,孔隙度对衰减的影响有变小的趋势,而黏土含量的影响随围压增大而增大.不同频率范围内,波速和衰减随孔隙度或黏土含量的变化趋势基本一致.测量结果中值及分布特征显示,从超声波到地震频段,纵波速度趋于下降,而衰减却有增大趋势.从超声波到声波频段,速度减小更为显著,中值减小了362 m/s;而测井速度与地震观测结果较为接近.衰减在声波和地震频率之间的差异更为明显.为解释多尺度观测数据,提出了描述孔隙介质中裂隙和黏土尺寸具有自相似分布特征的双重分形结构模型.模型预测与实验结果对比揭示了相关储层黏土包体和裂隙的分形特征.本研究可为进一步解释复杂岩石宽频带波频散和非弹性现象提供理论模型. 展开更多
关键词 致密砂岩 纵波速度和衰减 多尺度 分形 孔隙-裂隙 结构非均质性
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济南市孔隙裂隙地热田热储特征及开发利用模式探讨 被引量:2
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作者 尹秀贞 胡松涛 +3 位作者 潘春光 寇薇 陆凯 赵辉 《山东国土资源》 2014年第8期34-37,共4页
以济南市孔隙裂隙地热田地质条件为背景,在全面掌握济南市地热勘查情况的基础上,论述了济南市孔隙裂隙热储特征,认为馆陶组热储埋深适中,富水性较强,属于中低温热储,是济南市孔隙裂隙热储层区最为适宜的开采层;而东营组热储层埋藏较深... 以济南市孔隙裂隙地热田地质条件为背景,在全面掌握济南市地热勘查情况的基础上,论述了济南市孔隙裂隙热储特征,认为馆陶组热储埋深适中,富水性较强,属于中低温热储,是济南市孔隙裂隙热储层区最为适宜的开采层;而东营组热储层埋藏较深且分布不稳定,部分地区缺失,富水性较差,目前单独成井开采适宜性较差。并根据热储特征及区位优势,对地热资源开发利用模式进行了探讨。 展开更多
关键词 孔隙裂隙 热储 开发利用模式 济南市
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非金属夹杂物对材料内局部应力集中的影响 被引量:30
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作者 冯磊 轩福贞 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第8期41-48,共8页
疲劳裂纹萌生经常发生在材料中气孔、夹杂等各种微观结构不连续区域,是一种高度局部化过程。分别考虑受单调拉伸和循环拉压载荷条件,利用有限元法研究夹杂物周围的局部力学行为,分析夹杂性能、位置、多夹杂、循环塑性对局部应力集中的... 疲劳裂纹萌生经常发生在材料中气孔、夹杂等各种微观结构不连续区域,是一种高度局部化过程。分别考虑受单调拉伸和循环拉压载荷条件,利用有限元法研究夹杂物周围的局部力学行为,分析夹杂性能、位置、多夹杂、循环塑性对局部应力集中的影响。在模拟中,金属基体定义为弹塑性材料,材料本构采用各向同性-随动硬化混合模型,夹杂模拟为各向同性线弹性材料。结果表明,夹杂与基体弹性模量的差别越大,产生的局部应力集中越大,软夹杂导致的应力集中大于硬夹杂;多夹杂引起的应力场强化作用与夹杂排列方向和加载方向有关;循环硬化导致气孔周围应力集中增大,对硬夹杂周围应力集中几乎没有影响;高应力水平下,近表面气孔的应力应变集中系数Kg较大,低应力水平下内部气孔处Kg较大,表明疲劳裂纹易于萌生。 展开更多
关键词 夹杂气孔疲劳裂纹萌生应力集中 有限元法
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基于扫描电镜、孔隙-裂隙分析系统和气体吸附的煤孔隙结构联合表征 被引量:21
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作者 李祥春 高佳星 +3 位作者 张爽 李毅 王梦娅 陆卫东 《地球科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第5期1876-1889,共14页
为了定量表征煤的孔隙结构,研究煤孔隙特征与吸附性能的内在联系,采用低温液氮吸附法(LP-N2GA)、CO_(2)吸附法、扫描电镜(SEM)和孔隙-裂隙分析系统(PCAS)对6种不同变质程度煤样进行孔隙相关分析.煤样孔隙分布相似时,煤样对N_(2)和CO_(2... 为了定量表征煤的孔隙结构,研究煤孔隙特征与吸附性能的内在联系,采用低温液氮吸附法(LP-N2GA)、CO_(2)吸附法、扫描电镜(SEM)和孔隙-裂隙分析系统(PCAS)对6种不同变质程度煤样进行孔隙相关分析.煤样孔隙分布相似时,煤样对N_(2)和CO_(2)的吸附能力、孔隙率的近似概率密度和孔隙面积(中孔)与煤的挥发分呈负相关,煤样孔隙的分形维数与煤的挥发分呈正相关.煤样的孔隙分布差异较大时,煤样对N_(2)和CO_(2)的最大吸附容量与孔隙分布有关.建立了煤纳米孔结构的联合表征模式,该表征模式能够更有效地研究和分析煤中的孔隙,包括孔隙数目、孔隙面积、孔隙周长、平均形状因子、孔隙率、分形维数和孔径分布,将SEM-PCAS与气体吸附方法相结合对煤的孔隙结构进行定量联合表征的模式是可行的. 展开更多
关键词 联合表征 煤孔隙率 孔隙结构 孔隙裂缝分析系统 孔径分布 油气地质
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高低温循环冲击作用下砂岩孔裂隙结构的演化特征
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作者 汪家畅 康健婷 +4 位作者 康天合 郑亚炜 晏嘉欣 张慧慧 梁晓敏 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第11期139-147,共9页
我国煤系气储量丰富,但煤系气藏复杂的地质条件使得对单一含气系统的开采成本高、效率低,对多种含气系统难以合层共采。如何提高煤系储层的渗透性与兼容性是开发煤系气的关键问题。为探讨改善煤系储层结构的有效方法,研究了在高温200℃... 我国煤系气储量丰富,但煤系气藏复杂的地质条件使得对单一含气系统的开采成本高、效率低,对多种含气系统难以合层共采。如何提高煤系储层的渗透性与兼容性是开发煤系气的关键问题。为探讨改善煤系储层结构的有效方法,研究了在高温200℃、低温-196℃循环冲击作用下煤层顶板砂岩孔裂隙的演化特征,使用工业显微CT对高低温冲击作用前后砂岩试样孔裂隙的发育过程进行了表征。利用数字图像和三维重构技术,对冲击前后试样的CT数据进行了滤波和均值化等处理,定性和定量分析了0、1、5、10、15次高低温度冲击后砂岩孔裂隙体积、表面积、孔隙率和孔裂隙分布复杂度分形维数的变化。研究结果表明:(1)高低温循环冲击促使砂岩试样孔裂隙发育、扩展、连通和次生裂隙的萌生,冲击作用有助于微小孔裂隙扩展形成较大的宏观裂隙。(2)砂岩孔裂隙体积、表面积、孔隙率和孔裂隙分布复杂度分形维数随温度冲击次数的增加呈对数规律变化,其增长幅度呈先增大后减小的趋势,在第5次冲击作用后其面积和孔隙率增幅达到最大,分别为15.48%,20.98%。(3)高低温循环冲击作用减弱了砂岩基体间的束缚力,打破了其原有的静态平衡,试样孔隙率随扫描层数的变化曲线演变为类“C”状,表明砂岩两端的束缚力衰减幅度更大。 展开更多
关键词 高低温冲击 CT扫描 三维重构 孔裂隙结构 储层增透
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煤层气钻探低密度钻井液物/化协同降滤失研究 被引量:2
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作者 朱金勇 侯淑鹏 +3 位作者 陈礼仪 王胜 邹杰 宋佳奇 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2016年第9期122-126,160,共6页
针对低压力系数孔隙裂隙煤岩储气层钻进过程中的储层损害及孔壁不稳定问题,采用微观分析和试验研究相结合的方法,开展了拥有物/化协同降滤失性能的钻井液体系的研制。分别对由超细惰性材料、化学添加剂配制的钻井液进行API失水试验,并... 针对低压力系数孔隙裂隙煤岩储气层钻进过程中的储层损害及孔壁不稳定问题,采用微观分析和试验研究相结合的方法,开展了拥有物/化协同降滤失性能的钻井液体系的研制。分别对由超细惰性材料、化学添加剂配制的钻井液进行API失水试验,并采用扫描电镜分析手段对所形成的泥皮进行微观形貌分析。通过正交试验研制出拥有物/化协同降滤失性能的钻井液优化配方,采用扫描电镜分析手段对其泥皮进行微观形貌分析及性能评价。通过API试验、扫描电镜分析得到了空心玻璃微珠颗粒在泥皮中搭桥形成微米级孔隙发育的空间结构,使基浆滤失量增加;纳米二氧化硅在泥皮中形成的空间结构松散,孔隙率大,导致滤失量随纳米二氧化硅剂量的增加由24 m L迅速增加至50m L。而降滤失剂泥皮光滑致密,能使基浆滤失量由24 m L降低至10 m L左右。最终通过正交试验优化了含超细惰性材料的钻井液配方。研究结果对于揭示超细惰性材料与黏土矿物及降滤失剂的相互作用机理以及低压力系数孔隙裂隙煤岩储气层的快速钻进具有重要意义。 展开更多
关键词 降滤失 空心玻璃微珠 纳米二氧化硅 低压力系数 孔隙裂隙煤岩储气层
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油页岩孔裂隙结构随温度演化规律细观研究 被引量:1
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作者 张洁莹 杨栋 康志勤 《辽宁工程技术大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2019年第3期228-233,共6页
为研究不同温度下油页岩细观结构的演化规律,利用显微CT试验分析系统,对产自抚顺的油页岩样进行显微CT扫描,结果表明:随着温度升高,试件内裂隙结构经历了'生成—闭合—再发育'的三个阶段,但整个油页岩试件的空隙率一直增大.选... 为研究不同温度下油页岩细观结构的演化规律,利用显微CT试验分析系统,对产自抚顺的油页岩样进行显微CT扫描,结果表明:随着温度升高,试件内裂隙结构经历了'生成—闭合—再发育'的三个阶段,但整个油页岩试件的空隙率一直增大.选取含裂隙的局部区域作为研究对象,在100℃~300℃内,裂隙逐渐闭合导致区域内空隙团的数量增加但空隙团总体积减小;300℃~600℃内裂隙重新开裂并不断发育延伸,区域内大部分空隙团得以连通,空隙团数量减小但总体积增大. 展开更多
关键词 油页岩 显微CT 内部结构 孔裂隙演化 空隙连通团
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蓝田灞河谷地第三系碎屑岩地下水赋存规律研究
10
作者 刘泽建 《中国煤田地质》 2000年第2期32-34,共3页
根据大量钻孔资料和供水勘探成果 ,从岩性、构造、地貌和含水层出露条件等方面进行综合分析 ,总结了蓝田灞河谷地第三系孔隙裂隙地下水的一般赋存规律。
关键词 碎屑岩 地下水 赋存规律 蓝田灞河谷地
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消除铝合金激光焊接缺陷与提高焊缝强度研究 被引量:6
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作者 孙福娟 胡芳友 +1 位作者 仝崇楼 苏洪波 《现代制造工程》 CSCD 2006年第6期78-80,125,共4页
为消除LY12CZ铝合金激光焊接时焊缝中常见的气孔和裂纹缺陷,通过正交实验,优化了激光功率、扫描速度、保护气体流量等工艺参数,并采取适当的焊前预处理工艺。焊缝的金相分析和拉伸对比试验表明,在激光功率700W、扫描速度30mm/s、氩气流... 为消除LY12CZ铝合金激光焊接时焊缝中常见的气孔和裂纹缺陷,通过正交实验,优化了激光功率、扫描速度、保护气体流量等工艺参数,并采取适当的焊前预处理工艺。焊缝的金相分析和拉伸对比试验表明,在激光功率700W、扫描速度30mm/s、氩气流量10L/m in、刮刀刮削接头端面的焊接工艺条件下,焊缝内无气孔和裂纹缺陷,焊接试样的静拉伸强度达到了铆接试样抗拉强度的88.6%。这就为铝合金材料加工及维修实现以焊代铆,从而提高铝合金材料加工及维修的效率提供了理论依据。 展开更多
关键词 激光焊 铝合金 气孔 裂纹 抗拉强度
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高水压对岩石动态能量耗散和破坏特性的影响
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作者 金解放 杨洪灏 孙俊涛 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第S02期563-574,共12页
地下工程岩体普遍处于水压力和地应力环境中,极易引发涌突水等事故,严重影响地下工程的安全稳定性。为研究水压力与地应力对岩石能量耗散和破坏特性的影响,笔者利用自主研发的高水压高地应力岩石动力学试验系统,设置多组水压力和轴向静... 地下工程岩体普遍处于水压力和地应力环境中,极易引发涌突水等事故,严重影响地下工程的安全稳定性。为研究水压力与地应力对岩石能量耗散和破坏特性的影响,笔者利用自主研发的高水压高地应力岩石动力学试验系统,设置多组水压力和轴向静应力用于模拟地下水压力和地应力环境,对岩石进行冲击试验。基于试验得到的入射波、反射波与透射波计算岩石的耗散能,研究岩石能量耗散率与水压力与轴向静应力的关系。对冲击后的岩石试件进行筛分,计算其质量分形维数,用于表征岩石试件的破坏程度,研究水压力和轴向静应力对岩石分形维数的影响规律。改进孔隙裂纹扩展模型,研究岩石微裂纹扩展的变化规律,探索水压力与轴向静应力对岩石破坏特性的影响机理。结果表明,岩石能量耗散率随水压力的增大呈现先上升后下降的变化趋势,表明水压力对岩石能量吸收起到先促进后抑制的作用。能量耗散率随轴向静应力的增大持续增加,表明轴向静应力有利于增强岩石的能量利用率。相同轴向静应力工况下,岩石的质量分形维数随水压力的增加逐渐减小,即其破坏程度不断降低;相同水压力情况下,质量分形维数随轴向静应力的增加逐渐增大,即其破坏程度逐渐提高。改进的孔隙裂纹扩展模型可以直观表征水压力对微裂纹扩展的影响;水压力的增加抑制岩石动态微裂纹的扩展,降低岩石的宏观破坏程度。 展开更多
关键词 岩石动力学 深部高水压 能量耗散 破坏特性 孔隙裂纹扩展模型
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基于三角孔应力集中效应的岩桥破断机制研究
13
作者 苏永华 肖俊杰 +1 位作者 沈嘉铖 尹文杰 《安全与环境学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第10期3501-3511,共11页
确定三角孔与软岩裂隙间的合理距离及夹角,对提高静力膨胀法破裂软岩的效率有重要意义。通过对三角孔带单裂隙的类软岩试样进行静力膨胀试验及数值模拟,详细分析了预制裂隙与三角孔之间不同间距、不同走向条件下贯通岩桥后的试样断裂程... 确定三角孔与软岩裂隙间的合理距离及夹角,对提高静力膨胀法破裂软岩的效率有重要意义。通过对三角孔带单裂隙的类软岩试样进行静力膨胀试验及数值模拟,详细分析了预制裂隙与三角孔之间不同间距、不同走向条件下贯通岩桥后的试样断裂程度。结果表明:试样只沿三角孔的角平分线方向发育3条主裂纹;45°~90°范围走向的预制裂隙试样破裂后的裂纹数量比0°~30°范围的裂纹数量增加了30.4%~44.2%;0°走向试样的分形维数和断裂密度远低于45°和90°走向试样的分形维数和断裂密度;45°~90°走向的预制裂隙有利于试样的破裂,裂隙与孔之间的距离对破碎试样的效果影响较小;在0°~30°走向范围内,预制裂隙起着屏蔽作用,阻碍着试样的断裂,在2倍等效半径内,屏蔽作用明显,大于2倍等效半径时屏蔽作用基本消失。 展开更多
关键词 安全工程 三角孔带单裂隙 静力膨胀 PFC3D 分形维数 断裂密度
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The influence of defects on the effective Young's modulus of a defective solid
14
作者 沈伟 范群波 +1 位作者 王富耻 马壮 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2013年第4期307-311,共5页
It is difficult to establish structure-property relationships in a defective solid because of its inhomogeneous-geometry microstructure caused by defects. In the present research, the effects of pores and cracks on th... It is difficult to establish structure-property relationships in a defective solid because of its inhomogeneous-geometry microstructure caused by defects. In the present research, the effects of pores and cracks on the Young’s modulus of a defective solid are studied. Based on the law of the conservation of energy, mathematical formulations are proposed to indicate how the shape, size, and distribution of defects affect the effective Young’s modulus. In this approach, detailed equations are illustrated to represent the shape and size of defects on the effective Young’s modulus. Different from the results obtained from the traditional empirical analyses, mixture law or statistical method, for the first time, our results from the finite element method (FEM) and strict analytical calculation show that the influence of pore radius and crack length on the effective Young’s modulus can be quantified. It is found that the longest crack in a typical microstructure of ceramic coating dominates the contribution of the effective Young’s modulus in the vertical direction of the crack. 展开更多
关键词 DEFECTS effective Young’s modulus conservation of energy pore radius and crack length
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基于孔压黏聚型裂纹水力压裂数值模拟的研究
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作者 陈静静 茹忠亮 魏祖帅 《工业建筑》 CSCD 北大核心 2015年第4期103-106,142,共5页
针对岩体水力压裂的裂纹扩展问题,基于Cohesive单元建立了孔压黏聚型裂纹模型,采用二次应力失效断裂准则及临界能量释放率裂纹扩展准则,判断裂纹起裂扩展规律,建立一种新的岩体水力压裂数值分析方法,并对在不同压裂液黏度和岩体弹性模... 针对岩体水力压裂的裂纹扩展问题,基于Cohesive单元建立了孔压黏聚型裂纹模型,采用二次应力失效断裂准则及临界能量释放率裂纹扩展准则,判断裂纹起裂扩展规律,建立一种新的岩体水力压裂数值分析方法,并对在不同压裂液黏度和岩体弹性模量条件下的裂纹扩展形态进行模拟,分析压裂液黏度对裂纹面压力梯度及裂纹形态的影响以及不同弹性模量岩体中裂纹的扩展形态。 展开更多
关键词 水力压裂 孔压黏聚型裂纹 数值分析 裂纹扩展
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井眼强化随钻防漏技术研究与应用
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作者 李银婷 高强 +2 位作者 董小虎 申威 严思明 《钻采工艺》 CAS 北大核心 2021年第5期122-126,共5页
长段裸眼孔隙—裂缝发育带来的漏失问题,严重影响钻井提速,并造成相当大的经济损失。在孔隙—微裂缝地层或诱导性裂缝地层中作业,钻井液密度较低时会出现井壁不稳定现象,而钻井液密度较高时又出现井漏、安全密度窗口较窄等问题,文章研... 长段裸眼孔隙—裂缝发育带来的漏失问题,严重影响钻井提速,并造成相当大的经济损失。在孔隙—微裂缝地层或诱导性裂缝地层中作业,钻井液密度较低时会出现井壁不稳定现象,而钻井液密度较高时又出现井漏、安全密度窗口较窄等问题,文章研究了解决这一问题的井眼强化随钻防漏体系。体系中的微米级和纳米级高强度刚性颗粒随钻头破岩时迅速嵌入到井周孔隙和微裂缝中,产生沿井眼切线方向的挤压,微米级纤维材料快速充填,形成致密的网络封堵结构,在井壁形成“桶箍效应”,大大提高了井眼承压能力和井壁稳定性。室内评价实验表明,清水封堵体系承压5 MPa以上,井浆封堵体系承压7 MPa以上。在实际现场应用中,井眼强化随钻防漏体系在解决安全密度窗口较窄问题方面取得了满意的效果。 展开更多
关键词 孔隙—微裂缝地层 诱导性裂缝地层 井眼强化随钻防漏技术
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