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电磁随钻技术承载信息量大、传输速度快,便于对井下情况进行实时监控,受钻井工艺的影响小,近年来该技术的应用发展十分迅速。概述了目前井下钻探中电磁信号传输应用的基本方式,采用等效传输线方法分析了井下发射极的结构参数,并进行了初步试验验证。试验结果能部分验证理论的正确性,但仍有部分参数的计算无法根据理论模型做出合理解释,其试验结果也不甚合理,尚需进一步改善理论模型,以便更好地理解钻杆／大地电磁传输系统。 相似文献
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《中国煤炭地质》2020,(4)
井内煤粉沉积是造成煤层气(CBM)井下故障的重要原因之一。针对煤层气井筒中由于煤粉沉积所引起的泵的低效率、泄露及卡泵等井下故障,研究了煤粉在煤层气(CBM)井筒中的迁移规律。根据沁水盆地赵庄矿区煤层气井生产条件,建立了抽油杆与油管环空区域内煤粉液相两相流动的瞬态模型,利用FLUENT软件中的欧拉模型对油管中的液固两相流进行了模拟,分析了煤粉颗粒尺寸和井液流速对煤粉排出的影响。模拟结果直观的展示了环空区域内不同时刻煤粉的分布情况,并得到了井筒内煤粉的体积分数随时间的变化规律,确定了最大颗粒尺寸下煤粉排出的临界排水量。研究结果为赵庄矿区煤层气井合理制定排采制度提供了数据基础。 相似文献
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在三维状态下运用极限平衡理论,对黄土中圆形抗拔锚板基础在受到垂直于板面荷载作用下的承载力进行理论分析,该理论研究考虑了锚板在上拔过程中板周土体的破裂方程、破裂面上的正应力和剪应力、埋深率等影响因素。理论公式计算结果表明：抗拔锚板承载力系数随着锚板埋深的增加而增大,并且当深度达到一定值时,承载力系数将达到其极限值;当埋深率h/D=1~2之间时,上覆土重对承载力系数影响较小;当h/D=4时,土体和锚板之间的吸力对承载力系数的影响大于锚板上覆土重;当h/D>4时,上覆土重对锚板抗拔承载力起着决定作用。理论计算公式与已有学者的试验结果进行对比表明提出的模型理论计算结果和其他学者的试验结果有良好的一致性,验证了该理论的正确性,为工程中抗拔锚板的设计提供了有价值的参考。 相似文献
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预测自喷井流动温度的一种数学模型 总被引：2，自引：0，他引：2
从生产需要出发，根据传热学的基本原理，分析了井筒管柱系统的热阻，通过假设，简化井下的复杂情况，应用能量守恒定律，建立了热平衡的自喷井流动温度微分方程数学模型，并利用边界条件给出了方程的解析解。模型计算与现场实测的动态温度值相比较，得到了良好的预测效果。 相似文献
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结构面网络模拟是获取岩体结构模型的主要手段。基于网络模拟结果建立岩体力学或水力学分析模型,然后开展精细数值模拟研究,是岩石力学领域具有良好前景的发展方向。但目前尚没有成熟的分析软件能够将网络模拟结果转化为能用于力学或水力学计算的单元网格,针对这一现状,开发了一整套结构面网络模拟结果后处理程序,利用该程序,可以方便地将网络模拟结果转化为能用于水力学计算的连通水力网络,以及能用于力学分析的包含节理单元的有限元网格。并对相关的程序算法和实现过程作了详尽的介绍,希望能够对从事该领域研究工作的同行有参考价值。 相似文献
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内陆河高寒山区流域分布式水热耦合模型（Ⅲ）：MM5嵌套结果 总被引：3，自引：4，他引：3
利用中尺度气候模式MM5计算黑河山区流域2003年2月11日到6月30日的日降水量、2.0 m高度的日平均气温和潜热，并将其嵌套到DWHC模型中。MM5运行周期为10 d，积分步长为3 s，空间分辨率为3 km。保持DWHC模型土壤参数、植被参数、经验参数和可调参数等不变，仅对模型初始参数进行了调整，利用最近距离法（nearest）将MM5输出结果插值到1 km×1 km格点上，所计算的黑河干流出山口日平均流量与实测序列的NSE＝0.79，B＝-0.79（％），EV＝0.79，R2＝0.81。利用基于三角网格的立体插值法（cubic）所获结果与此相当，NSE＝0.79，B＝-0.65（％），EV＝0.79，R2＝0.80。这说明利用MM5 DWHC嵌套模型来模拟流域日平均流量是可行的。MM5 DWHC嵌套模型在径流模拟方面，比利用地面资料驱动结果要好。MM5 DWHC嵌套模型的计算结果表明，内陆河高寒山区流域存在明显的浅表产流特征，这与地面观测资料驱动结果一致。模型调试结果表明，MM5输出结果存在某种奇异性，且输出的非汛期降水量明显偏大。 相似文献
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为解决强潮海域闸下潮位变化剧烈的船闸输水系统水力学计算问题,以现有规范为基础,从输水计算原理出发,推导了变动水位条件下的输水水力学计算方法,应用该方法计算分析了变动水位对三堡船闸安保工程输水的影响,并对闸室面积、初始水头、闸外落潮速度等因素进行敏感性计算分析。结果表明,采用该方法计算得到变动水位条件下输水时间缩短,最大流量、最大比能也小于取初始恒定水位的计算成果,结果更符合强潮海域船闸实际输水过程,为类似条件船闸输水水力学计算提供了一种技术、经济合理可行的计算方法。 相似文献
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高温地热生产井碳酸钙结垢定量评价涉及到复杂的物理和化学过程,其中井筒中的两相流研究是评价的基础.本文首先基于质量守恒、能量守恒和动量守恒方程,建立了CO2-H2O体系井筒两相相变稳定流动模型,提出了稳健的求解方法,并验证了其计算结果的可靠性.然后,在西藏羊八井地热田典型井开展了静止和放喷状态下的井筒中的温度和压力测试,并结合放喷试验,采用开发的模型成功评价了高温地热生产井筒两相流动过程.结果显示：气相和液相之间的速度差对井筒中温度和压力的分布有决定性的影响,不考虑气相和液体之间的速度差,会使模型计算结果远远偏离测量值.在开采速率19.10 kg/s的条件下,计算的井口温度和压力分别约为128℃和2.6 bar;井口的气相质量分数在6%～7%之间,对应的井口气相饱和度约为0.84;从闪蒸点往上大概20～30 m气相和液相中CO2质量分数变化较为剧烈,也是碳酸钙结垢严重井段. 相似文献
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在多年冻土区进行煤矿地下开采, 通风作用改变了井筒围岩的热平衡条件, 从而引起了多年冻土上限及其井筒周围冻土季节融化层的变化, 有可能影响到井筒支护结构的稳定性. 因此, 研究在矿井通风作用下, 多年冻土温度场分布及随季节的变化趋势是有意义的. 基于ANSYS有限元分析软件, 针对多年冻土区某煤矿的赋存条件、 试验采场位置以及通风作用对冻土的影响范围, 建立了二维数值计算模型, 利用焓式有限元方法对多年冻土井筒围岩的温度特性进行了数值模拟, 分析了矿井通风对多年冻土井筒围岩的热影响程度, 其计算方法和结果为下一步多年冻土煤矿地下开采井筒支护设计提供参考依据. 相似文献
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针对高角度天然裂缝发育地层中的水平井水力压裂问题,开展了水力裂缝自天然裂缝处起裂扩展的理论和试验研究。尝试将天然裂缝简化为与井筒轴线垂直的横向裂缝,基于线弹性断裂力学理论和最大拉应力准则,给出了水力裂缝起裂压力和扩展过程中应力强度因子的计算方法。利用预制横缝模拟高角度天然裂缝,开展了室内水力压裂试验,对水力裂缝的扩展形态和起裂压力进行了研究。理论计算表明,（1）水力裂缝自预制横缝端部起裂后,扩展距离超过1倍的预制横缝端部半径时可将预制横缝和水力裂缝合并起来,整体视作一条横向裂缝来计算应力强度因子;（2）水力裂缝尖端距井壁处的距离大于4倍的井筒半径时,应力强度因子的计算可忽略井筒的影响,近似采用硬币形裂缝的计算公式。试验研究发现,（1）水力裂缝在预制横缝端部起裂并扩展,形成与井筒轴线垂直的横向裂缝,裂缝的扩展呈现出Ⅰ型断裂的特点,形态近似呈圆形,未发现与井筒轴线平行的纵向裂缝的起裂和扩展;（2）排量对破裂净压力和起裂净压力有重要影响,大排量会导致较高的破裂净压力和起裂净压力,在大、小两种排量下起裂净压力的离散性均较小,计算得到的KⅠ临界断裂值的离散性也较小。研究结果可为改善裂缝发育储层的近井裂缝形态提供指导,也可为煤矿开采中预制横向切槽的水力压裂设计提供参考。 相似文献
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储层非均质性对水力压裂的影响 总被引：1，自引：0，他引：1
从岩石细观非均质性的特点出发,采用RFPA2D-Flow软件对单孔和双孔数值模型进行压裂计算,研究岩石非均质性对水力压裂的响应,重点探讨双孔模型孔间吸引效应对裂纹演化形态的影响。岩石细观单元的力学、水力学特性由统计分布生成以体现岩石的随机不均质性,水力压裂过程中流体压力传递通过单元渗流-损伤耦合迭代来实现。数值计算结果表明:(1)岩石非均质性影响裂缝的扩展形态,导致水力裂纹尖端微裂纹的分支。随着均质度的增加,水力裂纹的扩展形态变得更加平直光滑,单孔模型两侧裂纹更加对称,双孔间裂纹的连通性变差。(2)岩石的非均匀性对于岩石的起裂压力和地层破裂压力影响较大。随着均质度的增大,起裂应力和地层破裂应力增大,并且两者间的差值逐渐变小,在储层为均质的条件下,两者几乎相等。(3)相同的边界条件下,均质模型的应力分布曲线光滑连续,非均质模型的应力分布曲线呈现出明显波动,井眼对称剖面上的应力分布不尽相同,反映了细观单元强度非均匀性及裂缝扩展形态对应力分布的影响。(4)双孔模型孔间存在孔隙水压力增加带,孔间产生吸引效应,双孔方位影响临界压力。研究结果对水压裂试验设计和现场压裂施工具有一定的参考意义。 相似文献
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水力学问题研究方法多样且各具特点,各类方法所获成果的异同性倍受关注。基于某水电站高水头泄洪底孔,应用物理模型试验、水力学原型观测及时均化的紊流数学模型对水力学问题进行模拟或观测,辨识出3种研究方法的适宜范围及程度,三者对于宏观水力流态、底流速、时均压力及掺气空腔的模拟成果吻合良好,水面线模拟有一定差异,原型水面波动、水舌纵向扩散更大,成果可引导此类型水力学问题的研究方法选择及成果修正。 相似文献
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页岩作为典型的非常规储层,基质孔隙小,渗透率极低,水平井多级水力压裂为其商业开发的主要手段。准确模拟页岩气产能,应同时考虑水力裂隙和天然裂隙的渗流。基于离散裂隙模型和等效连续模型建立页岩气渗流数学模型,利用有限元分析方法进行数值求解,研究不同走向裂隙组对页岩气井产能的影响。研究认为,页岩基质为气体的生产提供了主要气源,天然裂隙作为渗流的主要通道,将气体输送到水力裂缝,进而到达井筒。模拟结果表征,离散裂隙的渗流特征对于页岩气井的产能有重要影响。根据页岩储层的天然裂隙走向,可以优化相应的水平井方位。对于二维离散裂隙网络模型,水平井沿着2个裂隙组夹角的平分线更有利于生产。 相似文献
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Onset of Hydraulic Fracture Initiation Monitored by Acoustic Emission and Volumetric Deformation Measurements 总被引：2，自引：1，他引：1
Sergey Stanchits Aniket Surdi Patrick Gathogo Eric Edelman Roberto Suarez-Rivera 《Rock Mechanics and Rock Engineering》2014,47(5):1521-1532
In this paper, the results of laboratory studies of fracture initiation, early propagation and breakdown are reported. Three experiments were conducted on a low permeability sandstone block, loaded in a polyaxial test frame, to representative effective in situ stress conditions. The blocks were instrumented with acoustic emission (AE) and volumetric deformation sensors. In two experiments, fluids of different viscosity were injected into the wellbore, fluid injection was interrupted soon after the breakdown pressure had been reached. This allowed us to investigate hydraulic fracture initiation. In the third test, fracture initiation criteria were applied to stop hydraulic fracture propagation significantly earlier, prior to breakdown, and as it propagated a short distance from the wellbore. The analysis of AE results shows an increase in AE activity and a change in the AE spatial correlation, during the fracture initiation. This early stage of fracturing correlates strongly with the onset of rock volumetric deformation, and is confirmed by the analysis of ultrasonic transmission monitoring. The rock microstructure, after the test, was investigated by analysis of scanning electron microscope images. These indicated the development of leak-off zone near the wellbore and a dry hydraulic fracture at the farther distance from the wellbore. 相似文献
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水资源和环境工程中水平井研究简介 总被引：1，自引：0，他引：1
简单介绍了水平井在水资源和环境工程中的近期研究进展, 重点介绍了在不同含水层(如承压含水层、潜水含水层、越流含水层及河下含水层) 中, 水平井抽水条件下降深的半解析解, 同时分析了降深随抽水时间变化的标准曲线和微分标准曲线.这些半解析解可用于分析小流量水平井在中长时段的降深特性.分析了用于排水和供水的大流量水平井的水力学特征, 并介绍了求解渗流-管流耦合井流系统的一种新方法.同时介绍了在非饱和含水层中水平井抽取气体的动力学特征, 并分析了地面覆盖和未覆盖2种情况下的气体清除效率, 报告了在不同饱和含水层条件下水平井的捕获区和捕获时间的计算. 相似文献
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干热岩水压致裂过程中低温诱导热应力与注入水压共同影响裂缝的萌生与扩展。首先通过THM耦合分析了低温压裂液注入过程中注入水压与热应力的相互作用及其对裂缝萌生的影响,随后建立描述岩石细观结构的THMD耦合模型对热应力影响下高温岩石水压致裂过程进行初探。结果表明：低温压裂液注入高温岩石产生的热应力包括岩石自身温度梯度形成的热应力与岩石颗粒非均匀膨胀导致的热应力,并在井筒周围呈现为拉应力。高注入压力将抑制热应力导致的多裂缝萌生,井筒附近热应力的存在对注入压力也具有削弱作用。基岩温度升高,裂缝萌生阶段更多裂缝在井筒附近起裂,缝网沿最大地应力方向的扩展速度减慢,但改造规模增加,同时多裂缝的存在也使得裂缝延伸压力增加。 相似文献
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Zheng Gang Li Qinghan Cheng Xuesong Liu Xiaomin Jia Jianwei Jiao Ying Ha Da 《Hydrogeology Journal》2023,31(4):947-965
Artificial recharge is an effective remediation measure for controlling groundwater level and subsidence in many coastal cities in China. Hydraulic parameters estimated by pumping tests are often used in the design of both pumping and recharge systems. However, the hydraulic parameters in the recharge process have been found to differ from those in the pumping process and should be studied in greater detail. Eight single-well pumping and recharge tests were conducted within a confined aquifer in a soft soil area in the city of Tianjin, and the differences in wellbore storage influences and well losses between the recharge and pumping processes were examined. Furthermore, based on the Hantush and Jacob model, an algorithm combining the Levenberg–Marquardt algorithm (LMA) and genetic algorithm (GA) was employed for estimation of the hydraulic parameters. The results illustrated that the combined algorithm eliminating wellbore storage influences could provide hydraulic parameters from which the groundwater level variation could be accurately simulated. The hydraulic conductivity and specific storage values obtained in the pumping tests were higher than those obtained in the recharge tests. In addition to slight plugging of the recharge well, the specific storage differences could be explained by the compression and rebound deformation characteristics of sand in the confined aquifer. The specific storage estimated by pumping tests should be adjusted when applied in groundwater recharge calculation.
相似文献19.
《Earth》2007,85(3-4):87-102
Predicting rill erosion rates for a given discharge and slope minimally requires a model for rill hydraulics that allows the prediction of hydraulic parameters and a model for sediment detachment. Several relationships that describe rill hydraulics and/or sediment detachment within an eroding rill have been proposed and are incorporated into state of the art soil erosion models.In this paper a critical review of the theoretical concepts that are underpinning current rill flow and sediment detachment models is made in the light of recent experimental results. Approaches to define detachment–hydraulics relationship are generally based on developments in alluvial river hydraulics. However, experimental evidence to support the use of these concepts in models of rill erosion is scarce and recent experimental findings suggest that the basic assumptions used to model rill erosion are to some extent flawed. An analysis of empirically collected data on rill hydraulics conclusively shows that the empirical Manning equation does not hold for rill flow and should therefore not be used in rill erosion models. An empirical power law relationship relating velocity to discharges is much better in agreement with available experimental data, both for soils with and without rock fragments. In the absence of vegetation residue and/or other macroscopic, immobile elements such as rock fragments, total shear stress and unit length shear force can be used to predict soil detachment. The use of unit length shear force has the advantage that no information about rill geometry is necessary.The evidence for sediment load and rill flow detachment interaction is somewhat conflicting: the presence of a heavy sediment load appears to restrict rill flow detachment, but the exact form of the relationship between detachment rate and sediment load remains unclear. The effect of the presence of a sediment load on flow detachments under natural conditions is also limited by the nature of the detachment and transporting capacity relationships: on a rectilinear hillslope, transporting capacity increases much more rapidly with discharge than detachment capacity.We propose modifications to the theoretical formulations used in rill erosion models so that they are in better agreement with experimental evidence. Finally, we illustrate the potential of simplified models and conclude that the combination of empirical equations for flow detachment and rill hydraulics leads to results that are consistent with empirical data relating rill erosion rates to topography. 相似文献
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利用3种不同水流运移方程分别模拟井管附近不同区域的水流运动, 基于流量守恒原理实现不同流态区域边界的耦合, 建立了有代表性的观测井-含水层系统场景; 利用建立的耦合模型模拟了观测井-含水层系统中水头的分布, 基于模型模拟数据分析了观测井井筒存在对含水层局部水头分布及地下水水质采样和环境监测结果的影响; 还分析了地下水三维水流强度、观测井井径以及含水层介质参数等对井筒效应的影响规律: 井筒效应在粘土等渗透系数和比单位贮水系数相对较小的含水层介质中更为明显, 其影响随着三维水流强度及观测井井径的增加而增大; 进行了上述参数的敏感性分析, 指出对于同一参数其在不同区间的敏感性比例不同, 对于不同参数观测井井径的敏感性比例最大, 因此在地下水环境监测的工程实践中减小观测井井径是相对快速且有效提高监测和采样精度的方法. 相似文献