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射孔围压对储层出砂砂岩力学特性的影响: 2013年; 对特定的砂岩储层,不同深度射孔的围压不同,油藏流动与不同围压的共同作用将对砂岩产生不同的力学效应,进而影响油井出砂.研究建立射孔试验的三维颗粒流数值模型,模拟油藏流速一定时,分析围压改变时的砂岩力学特性.砂岩的宏观应力曲线表明围压越小的砂岩标准化切向应力越大,对应的偏应力越小,说明流体运动对岩体的应力变化起主要作用,而大围压自身对砂岩破坏起着重要的控制作用.另外,平行黏结的应力分布表明油井附近的张拉应力和剪应力较大,流体运动对小围压砂岩的应力影响较大;颗粒的位移和旋转也同样说明围压小的砂岩颗粒运动更激烈,离散的颗粒被携带进入油井的几率越大.上述结果与实际开采中的砂岩力学响应吻合,说明了油藏流速相同时,大围压相较于流体运动对砂岩颗粒的作用力要大,砂岩的破坏由围压决定,而流体运动主要携带砂岩颗粒.该成果为不同赋存环境的砂岩储层出砂预测提供了重要的理论依据.; 刘先珊张林李栋梁秦鹏伟; 关键词：砂岩储层围压出砂

基于三维流-固耦合模型的油井出砂细观机制研究被引量：9: 2013年; 油井出砂机制的研究是提高油藏产能和石油开采成本减小的关键课题,而常规的宏观力学理论和方法不能全面反映油藏开采过程中油井出砂的发生和发展。鉴于砂岩储层的物理性质和射孔试验特征,从岩土力学的角度建立基于柱坐标系的三维颗粒流数值模型,与理论分析成果进行比较,以说明该细观数值模型可行性,有效地模拟出砂过程中的渗流及流-固耦合效应。在该基础上,综合考虑流体压力梯度力和拖曳力,基于PFC3D模型模拟流体不同运动时的砂岩性态。数值分析得到的模型宏观应力图形说明流体运动对砂岩力学特性的影响不可忽略,且在相同条件下,流量越大,砂岩的塑性区越大,形成砂岩破坏出砂的几率也越大。同时,不同工况的砂岩黏结分布和颗粒转动图形表明,相同条件下流量越大,颗粒间平行黏结破坏越多,颗粒转动越大,失去黏结约束的颗粒也越多,出砂量就越大,可见两种细观特征图形与宏观应力图形变化规律一致,该模型可用于油井出砂机制的研究,可为出砂量预测及出砂控制提供新的研究思路。; 刘先珊许明; 关键词：柱坐标系

不同物性的储层砂岩出砂力学响应分析被引量：1: 2014年; 储层砂岩是由砂岩颗粒胶结而成的沉积岩,同一区域的物性特征不尽相同,油藏开采时的地层响应和出砂也会有差异。以2种不同的储层砂岩为研究对象,基于柱坐标系的三维颗粒流数值模型,模拟射孔围压和油藏流速一定时的砂岩宏细观力学响应,分析出砂的发生和发展过程。砂岩的宏观应力曲线表明砂岩颗粒间的弱胶结性越弱,胶结物质含量越少,砂岩越容易屈服破坏,出砂越容易。砂岩的黏结应力分布同样说明储层的砂岩颗粒越小、胶结含量和胶结程度越小,离散的颗粒越多,颗粒接触上的受力越大,砂岩破坏越严重,出砂的几率越大;同时,颗粒的位移和旋转也说明胶结物质对储层砂岩力学特性和出砂的影响较大,与上述研究成果一致。储层开采中,不同物性的储层砂岩力学响应不同,出砂特性有差异,需要针对实际的储层物性和赋存环境,采用适宜的出砂预测方法和防砂手段。; 刘先珊张林秦鹏伟刘洋刘洋; 关键词：储层砂岩出砂

流体黏性对油井砂岩力学响应的影响被引量：1: 2013年; 随着黏度较大的油藏陆续投入开发,油藏黏性对储层砂岩力学特性的影响研究意义重大。基于柱坐标系建立射孔试验的三维颗粒流数值模型,考虑不同黏性的流体运动对砂岩力学响应的影响,反映油井的出砂过程。砂岩的宏观应力曲线说明流速相同时,随着黏滞系数的增大,切向应力和偏应力均增大,使得砂岩剪切破坏的几率增大,砂岩更容易屈服破坏而出砂。另外,砂岩黏结应力图说明油井附近的应力较大,且随着黏滞系数增大,黏结张拉应力的增大是局部的,而剪应力的增大是全局的,且变化趋势更明显;颗粒的旋转也说明随着流体黏性的增大,颗粒旋转增大,砂岩形成离散颗粒而出砂的几率增大。上述结果与实际开采中的砂岩力学响应吻合,说明了在相同的外界条件下,黏性越大的流体运动对砂岩受力的影响越大,出砂越明显,该成果对不同黏性的油藏开采采用有效的防砂方法提供了重要的科学依据。; 刘先珊陈治

考虑颗粒尺寸效应的油井出砂数值模拟: 油井出砂机理的研究是当今石油工程和岩土工程领域的关键课题之一。文章考虑实际储层砂岩的颗粒分布曲线,基于三维颗粒流程序(PFC3D)建立柱坐标系下的出砂模型。大量颗粒的精细模拟将增加数值建模的难度和降低计算效率,而随机生成...; 刘先珊张林秦鹏伟; 关键词：尺寸效应局部化; 文献传递

考虑流固耦合效应的饱和砂土渗透破坏数值模拟被引量：7: 2013年; 综合考虑水压力梯度力和拖曳力产生的流固耦合效应,建立3维颗粒流(PFC3D)数值模型,从细观角度分析砂土颗粒运动及水压力分布,与理论结果比较以验证数值模型的可行性,并建立实际的饱和砂土渗流模型,模拟超过临界水力梯度后的砂土颗粒运动及赋存状态.结果表明:水流速和颗粒级配对介质颗粒运动的影响较大,颗粒刚度比和摩擦系数的影响相对较小,但较软的颗粒能提高计算效率.该模型可从宏细观角度更准确地反映饱和砂土介质的渗透破坏机理,对实际工程的渗透破坏具有指导作用.; 刘先珊刘洋; 关键词：饱和砂土流固耦合

山地赋存环境500kV输电塔力学响应分析: 2014年; 大跨度高压输电线路不可避免地穿越气候多变且地质环境复杂的高山大岭,传统的巡线模式不能及时反馈信息而降低线路灾情的评估精度和重建进度,结合输电线路实时运行状态的承载能力评估是电网安全运行的技术保证。以500 k V张恩输电塔线的144号杆塔为研究对象,采用梁单元、悬链线索单元模拟输电塔、导线和绝缘子,建立塔线耦合体系的空间有限元模型。以地质灾害引起的基础沉降及风荷载为影响因子,分析塔腿沉降与风荷载组合的塔线体系力学响应和安全评价,其结果表明塔腿单一塔腿沉降对结构应力、变形的影响较小,多塔腿沉降导致杆塔材料出现局部屈服,且组合风荷载后增大了杆塔的破坏几率,结构安全性降低。因此,塔线体系的力学响应分析可作为精确评估输电线路承载能力的重要手段,为山地环境中的输电线路健康状态评估提供了重要的科学依据。; 熊卫红刘先珊涂长庚李振柱; 关键词：山地环境高压输电线路安全性

山地赋存环境500kV输电塔力学响应分析: 大跨度高压输电线路不可避免地穿越气候多变且地质环境复杂的高山大岭,传统的巡线模式不能及时反馈信息而降低线路灾情的评估精度和重建进度,结合输电线路实时运行状态的承载能力评估是电网安全运行的技术保证。以500 k V张恩输电...; 熊卫红刘先珊涂长庚李振柱; 关键词：山地环境高压输电线路安全性; 文献传递

持续开采的储层砂岩出砂机理分析被引量：4: 2013年; 基于3维颗粒流数值模型,从细观角度模拟油藏恒速持续流动时的砂岩力学响应,分析出砂的发生和发展过程.射孔周围砂岩的应力变化曲线说明油藏流动增大砂岩的应力,持续时间越长,应力增幅越大,砂岩更易剪切屈服而破坏,出砂几率越大.油藏恒速持续流动时,砂岩的颗粒粘结剪应力比张拉应力的增幅更明显,说明砂岩的破坏以剪切为主.颗粒的平均位移和旋转再次说明油藏的持续流动增大了油井的出砂几率.结果表明油藏的持续高速流动对砂岩受力干扰较大,出砂几率增大,为持续开采中的出砂与产能平衡提供了重要的科学依据.; 刘先珊张林; 关键词：储层砂岩力学特性出砂机理

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水资源与水电工程科学国家重点实验室开放研究基金(2012B100)

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