龙马溪组层状页岩微观非均质性及力学各向异性特征          下载免费PDF全文

解经宇  陆洪智  陈磊  金显鹏  王丹  付国强 《地质科技通报》2021,40(3):67-77

层状页岩的微观非均质性及力学各向异性对研究井壁稳定以及水力裂缝扩展形态具有重要意义。为了向页岩优化钻井、压裂工艺参数提供一定的理论和试验依据,对沿不同角度取心的页岩试样开展单轴压缩实验,配合场发射扫描电镜、原子力显微镜观测实验和波速测试等,研究龙马溪组层状页岩微观非均质性及力学各向异性特征,并讨论这些物理力学特征对水力裂缝形态的影响规律。结果表明:受层理面的影响,龙马溪组页岩呈现出较强的微观非均质性和宏观力学各向异性特征。具体的,微观孔隙结构特征方面,随着观测方向与层理方向之间夹角β的增大,微观孔隙结构的发育程度逐渐增加,说明气体的储集和空间呈增加趋势;宏观力学特征方面,单轴压缩条件下,随着加载方向与层理方向间夹角θ的增加,页岩试样的破坏模式从贯穿层理面的张拉破坏,先转变为剪切破坏,再变为劈裂-剪切混合破坏;龙马溪组层状页岩的单轴抗压强度、泊松比随着θ的增加呈现出先减小后增大的"U"形各向异性模式,弹性模量、横纵波速则逐渐减小,胶结程度较弱的页岩层理面会先于基质体发生破坏,进而显著影响岩石整体的力学性质;页岩微观非均质性及力学各向异性特征在一定程度上影响压裂过程中水力裂缝的扩展行为,以及停泵后压裂液的渗流路径。研究结果可为页岩压裂工艺参数优选提供一定依据。   相似文献   

页岩气开采压裂液技术进展          下载免费PDF全文

李元灵  杨甘生  朱朝发  杨海雨 《探矿工程》2014,41(10):13-16

页岩气是一种分布广泛且储量丰富的非常规能源,但由于其储层具有孔隙度小及渗透率低等特性,一直以来页岩气未得到大规模开采。直到近20年,页岩气开采技术才得到飞速发展,这主要得益于水力压裂技术的进步。压裂液是水力压裂的重要组成部分,其性能的优劣直接影响水力压裂施工的成败。通过调研国内外文献,结合国内外压裂液技术的发展历程,分析了页岩气开采中几种常用压裂液的优点、适应性及存在的问题,综述了两类新型的无水压裂技术。结合我国页岩气储层的特殊性及压裂技术发展的现状,提出了适于我国页岩气开采的压裂液技术发展的建议,并特别强调了在页岩气开发初期重视环保的重要性。  相似文献   

不同流场情况下地下水弥散试验方法分析     

刘岩磊  王庆来 《地下水》2014,(2):10-13,21

针对不同地下水水力梯度进行地下水弥散试验采用不同的方法,直接影响到弥散试验的成功及获取参数的准确性及真实性。其中在不同的水力梯度下采用不同的监测时间间隔监测示踪剂浓度,决定了弥散试验捕捉到示踪剂的初至及峰值的成功机率。同时本项目详细地进行了地下水弥散试验求参过程完整性分析,可做为弥散试验参考实例。  相似文献   

基于数值模拟的暴雨泥石流暴发频率计算模型     

黄勋  唐川  周伟 《工程地质学报》2014,22(6):1271-1278

在缺失可靠降雨数据的地区,为解决泥石流暴发频率这一现实问题,从泥石流形成机理出发,由泥石流堆积特征反演形成条件,构建了基于数值模拟的泥石流暴发频率计算模型。该模型利用泥石流固体物质量估算模型和流域洪水流量推算模型,确定固体物质量、洪水流量、泥沙体积浓度后,通过FLO-2D流体模型计算得到与实际情况最符合的模拟情景,即可反推出已发泥石流事件的暴发频率。并以7 4石棉县马颈子沟和熊家沟泥石流为例,计算出两处泥石流的暴发频率皆为100年一遇,案例研究表明,该模型具备定量确定泥石流暴发频率的能力,对于泥石流预警预报和防灾减灾具有较强的理论和实践意义。  相似文献   

淮北矿区刘桥一矿含水层水化学特征研究     

程乔  胡宝林  郑凯歌  杨华泽  刘兵昌 《中国煤炭地质》2014,(6):42-45,55

为了研究刘桥一矿含水层水化学特征,在分析矿区水文地质条件的基础上,对各个含水层投产前后水质动态变化进行详细研究,并将各含水层中的矿化度、总硬度以及阴阳离子所占的比例进行对比。结果表明,随着出水时间的增加,出水点水样中Na++K+和SO42-平均含量在逐渐减少,Mg2+有所增加,Ca2+和HCO3-变化不大;总硬度和总矿化度表现出不同程度的降低。最后,从突水点水样分析结果和附近的太灰、八含长观孔的水位变化情况,推测出太灰水和八含水联系紧密,也是6煤层底板的主要突水水源。  相似文献   

水力层析法与克立金法估算非均质含水层渗透系数场比较          下载免费PDF全文

蒋立群  孙蓉琳  王文梅  王江思 《地球科学》2017,42(2):307-314

含水层非均质性空间分布特征的识别,是准确模拟地下水流和污染物运移的前提.基于室内非均质含水层砂箱实验,分别利用水力层析法和克立金插值法刻画了非均质含水层渗透系数场.研究结果表明:(1) 水力层析法与克立金法相比,不仅可以更好地刻画非均质含水层渗透系数场,还可以更高精度地预测地下水流过程;(2) 水力层析抽水实验中,通过增加抽水实验组数可以有效地提高水力层析参数反演的精度,但是抽水实验组数增加到一定程度以后,再增加抽水组数不会显著提升参数反演的效果.后续需要进一步研究水力层析抽水实验合适的组数,进一步对抽水井进行优化布设.   相似文献   

固体矿产资源智能采矿关键技术研究   总被引：1，自引：0，他引：1  

吴涛 《地质与勘探》2017,53(3):558-564

智能采选矿技术是当今矿山建设、矿产开采的重要方向,是国家能源开发的战略核心之一,也是未来深部固体矿产井下自动化无人开采的关键技术。本文针对传统采矿技术在矿山规划建设及环境保护、采矿技术操作及生产安全等方面存在的问题,以现有先进的地质找矿基础理论、三维可视化地质建模技术、随钻测量与定向钻井技术、水力采矿和气举反循环钻进技术等为基础,通过相关技术的集成创新,提出了一项基于GGD(Geology、Geophysics、Drilling)的固体矿产资源智能采矿技术全新理念,并阐述了其可行性和工业化应用的基本解决方案。上述技术的应用将会带来大型矿山机械设计制造业和采矿业产业结构的深度变革。  相似文献   

基于流固耦合理论的页岩水力压裂数值分析     

张健  李良  陈亮 《江苏地质》2017,41(4):619-623

水力压裂是一个涉及多相材料相互作用的复杂问题。针对岩石固相提出岩石应力平衡有限元方程,建立液相流动方程和质量守恒微分方程,推导水力压裂岩石流固耦合系统有限元方程。阐述计算模型,对裂缝的发育和扩展过程进行分析,并与实际试验结果进行对比,证明了计算结果的合理性。分析弹性模量对裂缝的影响情况,计算结果表明,随着弹性模量的增加,裂缝高度越来越小。  相似文献   

不同水力加载条件下非均质储层缝网扩展规律研究     

赵海军  马凤山  刘港  冯雪磊 《工程地质学报》2017,25(5):1328-1335

水力压裂可显著提高页岩气等致密储层岩体的渗透性以增加油气产量,然而受多因素影响,水力压裂形成缝网结构的机理和压裂优化设计一直是研究的焦点和难点。本研究基于渗流-应力-破坏耦合计算模拟方法,对不同水力加载条件下的非均质储层水力压裂过程进行了模拟和对比研究。研究结果表明:水力压裂过程中起始注水压力和增量大小对水力压裂缝网扩展和改造区域形态有着显著的影响。当起始注水压力小于等于模型材料体抗拉强度,并缓慢增压致裂时,压裂过程可近似视为稳态应力-破坏-渗流耦合作用过程的不同阶段,这种情况下仅在压裂井孔周围形成两组对称式的伞状水力裂缝带。当对模型体施加高于模型材料体破裂压力的注水压力时,相当于对压裂孔快速施加高动水压力,水力裂缝沿压裂孔全方位迅速萌生并快速扩展,当注水压力值高于破裂压力一定幅值时,压裂改造可形成围绕压裂井全方位的放射状裂缝网络,使压裂储层得以最大范围改造。在拟静力和拟动力两种加载条件下,不同水岩相互作用机理是造成不同水力加载条件出现不同缝网结构的力学机制,而对于实际的页岩气储层改造,压裂产生围绕压裂井全方位放射状的缝网结构则是一种最优的体积压裂改造。  相似文献   

危岩水力劈裂分析的扩展有限元法     

郑安兴  罗先启 《岩土力学》2018,39(9):3461-3468

危岩是三峡库区典型的地质灾害类型之一,而主控结构面受荷断裂扩展是危岩发育成灾的关键核心。将危岩主控结构面类比为宏观裂纹,利用扩展有限元法在模拟裂纹扩展方面的优势,基于考虑裂纹面水压力作用的虚功原理推导出了采用扩展有限元法分析水力劈裂问题的控制方程,给出了危岩主控结构面水力劈裂问题的扩展有限元实现方法,对重庆万州太白岩危岩主控结构面的水力劈裂进行了数值模拟分析。计算结果表明：暴雨是威胁危岩稳定性的最敏感因素,随着裂隙水压力上升,裂端拉应力会急剧升高,危岩的稳定性降低;I型裂纹扩展是危岩主要的结构面扩展形式,结构面一旦发生开裂,将处于非稳定扩展状态。  相似文献