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裂缝扩展注水技术机理

大庆石油地质与开发 2012年第6期31卷 119-123页

作者：韩忠英薛世峰中国石油大学储运与建筑工程学院山东青岛266580

注水效果差的问题一直制约着低渗透油藏的开发。基于低渗透储层裂缝扩展注水机理，建立油水两相渗流模型，采用有限元数值模拟方法研究了储层裂缝周期扩展后的水驱油过程。结果表明，随注水时间增加，裂缝扩展注水技术明显优于压裂后注... 详细信息

注水效果差的问题一直制约着低渗透油藏的开发。基于低渗透储层裂缝扩展注水机理，建立油水两相渗流模型，采用有限元数值模拟方法研究了储层裂缝周期扩展后的水驱油过程。结果表明，随注水时间增加，裂缝扩展注水技术明显优于压裂后注水工艺。裂缝扩展注水方式下，对应油井见水时间受裂缝方位的影响较大，裂缝与注采线平行时，对应油井见水最早；而裂缝与注采线垂直时，油井的无水采油期较长。含水率受黏度变化的影响较小，且黏度比较大时，对应油井无水采油期相对较短。裂缝扩展注水是简单可行的提高低渗透油藏开发效果的新技术，能够实现恒排量注水。

关键词：低渗透裂缝扩展注水水力压裂采出程度含水率

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水平井注蒸汽非稳态传热与流动分析

中国石油大学学报（自然科学版） 2016年第4期40卷 116-120页

作者：郭春生徐明海薛世峰曲芳仪中国石油大学储运与建筑工程学院山东青岛266580 山东大学(威海)机电与信息工程学院山东威海264209

水平井注汽采油在稠油开采过程中得到广泛的应用,建立热采注汽过程中水平井井筒-储层耦合的非稳态传热与渗流模型,利用数值方法研究注蒸汽阶段的油、水、汽在井筒和油藏中三相非稳态流动与传热规律,分析井筒内积存原油对蒸汽推进的影响... 详细信息

水平井注汽采油在稠油开采过程中得到广泛的应用,建立热采注汽过程中水平井井筒-储层耦合的非稳态传热与渗流模型,利用数值方法研究注蒸汽阶段的油、水、汽在井筒和油藏中三相非稳态流动与传热规律,分析井筒内积存原油对蒸汽推进的影响;同时计算分析湿蒸汽参数沿水平井段变化特点。研究结果表明:新建模型揭示了井筒内蒸汽前沿推进机制;在注汽速度8 t/h、注汽干度0.7时,注汽5 d后井筒内积存原油被驱替;受井筒内蒸汽流量变化和井筒与油藏热交换影响,湿蒸汽比焓(或干度)从水平井跟端到趾端下降较快;随着注汽速度和注汽干度的增大水平井吸汽段长度增加。

关键词：稠油水平井注蒸汽数值模拟积存原油

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压扁阻断对聚乙烯燃气管道力学性能的影响

天然气工业 2020年第11期40卷 135-142页

作者：张毅薛世峰韩丽美刘翠伟焦俊朋中国石油大学(华东)储运与建筑工程学院山东省油气储运安全重点实验室

压扁阻断是基于聚乙烯(PE)管道良好的韧性而设计的专用管线施工及抢险维修技术,近年来得到了广泛的应用。但是不规范的压扁阻断会引起PE管道损伤,缩短其使用寿命,严重影响燃气管网的安全运行。为了创建安全高效的压扁阻断工艺流程、保... 详细信息

压扁阻断是基于聚乙烯(PE)管道良好的韧性而设计的专用管线施工及抢险维修技术,近年来得到了广泛的应用。但是不规范的压扁阻断会引起PE管道损伤,缩短其使用寿命,严重影响燃气管网的安全运行。为了创建安全高效的压扁阻断工艺流程、保证PE燃气管道的安全运行,采用实验室试验与有限元模拟相结合的方法,探究了压扁阻断对PE管道力学性能的影响规律,重点分析了挤压速度、管壁压缩率、挤压棒尺寸、管道和挤压棒之间摩擦系数等对管道最大应力和塑性应变的影响情况。研究结果表明:①压扁阻断后的PE管道耳朵处的弹性模量和屈服应力仅为初始值的17%和72%;②管道最大载荷、最大应力和最大塑性应变随挤压速度、管壁压缩率的增大而增大;③减小挤压棒尺寸虽然会降低最大挤压载荷,但却能明显增大管道最大应力和塑性应变;④降低管道和挤压棒之间的摩擦系数有利于减小管道最大应力和塑性应变。结论认为,压扁阻断会引起PE管道力学性能的衰退,建议给压扁阻断后的PE管道尤其是耳朵处施加必要的防护措施;同时,增大挤压工具尺寸、减小管道和挤压棒之间的摩擦系数,可以减小管道应力和塑性应变,有利于PE管道的安全运行。

关键词：聚乙烯燃气管道压扁阻断力学性能管道损伤有限元模拟挤压速度管壁压缩率摩擦系数塑性应变

基于均匀化理论的水合物沉积物修正Duncan-Chang本构模型

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中南大学学报（自然科学版） 2021年第9期52卷 3251-3263页

作者：王辉周世琛陈宇琪周博薛世峰中国石油大学(华东)储运与建筑工程学院山东青岛266580

为了精确地描述水合物沉积物在外荷载作用下的变形,首先,基于Mori-Tanaka均匀化理论提出一种水合物沉积物等效弹性参数的有效预测方法;其次,考虑水合物胶结对沉积物侧向应变的影响,采用岩土复合体理论建立水合物沉积物的修正Duncan-Chan... 详细信息

为了精确地描述水合物沉积物在外荷载作用下的变形,首先,基于Mori-Tanaka均匀化理论提出一种水合物沉积物等效弹性参数的有效预测方法;其次,考虑水合物胶结对沉积物侧向应变的影响,采用岩土复合体理论建立水合物沉积物的修正Duncan-Chang本构模型;最后,探讨模型参数对材料的宏观本构响应的影响,并将模型预测结果与室内三轴试验结果进行对比。研究结果表明:基于Mori-Tanaka均匀化理论的修正Duncan-Chang本构模型不仅能够较好地模拟在低饱和度高围压条件下的应变硬化现象以及在高饱和度低围压条件下的应变软化现象,也能够较好地预测水合物沉积物的侧向变形。水合物沉积物在外荷载作用下的变形主要受到与水合物饱和度和有效围压有关的模型参数的综合影响,模型参数a,b和c分别反映了水合物沉积物的刚度、强度和脆性。而侧向应变的取值主要受到模型参数f,m和n的综合影响,模型参数g的影响并不明显。

关键词：水合物沉积物修正Duncan-Chang本构模型均匀化理论等效弹性参数侧向应变

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曲线坐标系下三维水动力模型求解新方法

排灌机械工程学报 2014年第4期32卷 333-342页

作者：吴卫国沈露予薛世峰中国石油大学(华东)储运与建筑工程学院山东青岛266555 南京信息工程大学海洋科学学院江苏南京210044

为求解三维水动力模型的高精度数值计算,设计了一种在曲线坐标系下求解的新方法.对ξ,η和ζ共3个方向的空间导数分别采用高精度的紧致有限差分以及非线性项的迎风紧致有限差分格式,时间积分则采用四阶修正Runge-Kutta显式格式.为了验... 详细信息

为求解三维水动力模型的高精度数值计算,设计了一种在曲线坐标系下求解的新方法.对ξ,η和ζ共3个方向的空间导数分别采用高精度的紧致有限差分以及非线性项的迎风紧致有限差分格式,时间积分则采用四阶修正Runge-Kutta显式格式.为了验证该算法求解曲线坐标系下三维水动力模型的正确性,选取与De Vriend的180°弯道水槽试验相同的物理参数进行数值试验,计算出水位、流速分布等,并将计算结果与De Vriend的试验值以及先前采用SIMPLEC法获得的数值结果进行了对比分析.结果发现:文中创建的高精度算法获得的数值解比SIMPLEC法计算的数值结果更符合试验值,通过算法定量计算得到的平均速度值与试验测量值之间产生的最大相对误差约为3%.说明构建的高精度紧致有限差分算法来数值求解三维水动力问题是可行的、合理的,为天然河道、明渠以及湖泊等水动力计算提供参考依据.

关键词：紧致有限差分水动力模型曲线坐标 Runge-Kutta格式

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斜拉桥力学综合测试实验开发与实践

实验技术与管理 2018年第10期35卷 54-59页

作者：王斐斐周博薛世峰中国石油大学(华东)储运与建筑工程学院山东青岛266580

斜拉桥的力学分析属于典型工程实际问题,据此开发综合性实验有助于培养大学生实践创新能力。以河南省王楼(省界)至兰考高速公路第二合同段斜拉桥为原型,依据相似原理和量纲分析法获得模型相似参数,建立斜拉桥模型、开发了斜拉桥力学综... 详细信息

斜拉桥的力学分析属于典型工程实际问题,据此开发综合性实验有助于培养大学生实践创新能力。以河南省王楼(省界)至兰考高速公路第二合同段斜拉桥为原型,依据相似原理和量纲分析法获得模型相似参数,建立斜拉桥模型、开发了斜拉桥力学综合测试实验。该实验聚焦大学生实践创新能力的培养,融合材料力学理论与实验测试方法,涵盖了"工程问题-力学建模-理论计算-力学测试-结构优化"的重要环节,实现了工程实际与力学理论的有效结合,在力学实验教学实践中取得了良好效果。

关键词：斜拉桥教学实验力学测试工程问题

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钻井-固井过程软泥岩井筒结构完整性分析

应用力学学报 2019年第5期36卷 1167-1174,1263页

作者：赵煊张鹏伟卫然周博薛世峰中国石油大学(华东)储运与建筑工程学院青岛266580 中国石化国际石油公司波哥大999076 中国石化石油工程技术研究院北京100101

在建立套管-水泥环-软泥岩地层井筒结构力学模型的基础上,基于多物理过程数值方法,研究了钻固井过程中近井区地层与固井水泥环的塑性损伤形变与应力演化规律。结果表明:钻井成孔过程和渗流-应力耦合效应为软泥岩地层井筒结构失稳的重要... 详细信息

在建立套管-水泥环-软泥岩地层井筒结构力学模型的基础上,基于多物理过程数值方法,研究了钻固井过程中近井区地层与固井水泥环的塑性损伤形变与应力演化规律。结果表明:钻井成孔过程和渗流-应力耦合效应为软泥岩地层井筒结构失稳的重要机制,固井水泥硬化过程可进一步促进近井区地层的塑性损伤,但程度有限;固井过程中,水泥环内产生的环向拉应力与径向压应力是导致水泥环开裂失效的主要原因;采用低弹性模量、高泊松比固井水泥浆体系可改善固井水泥环受力形态,有利于维持井筒结构在后期生产作业过程中的完整性。

关键词：井筒结构完整性钻固井过程多物理过程模拟渗流-应力耦合

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半结晶聚合物损伤演化的实验表征与数值模拟

力学学报 2021年第6期53卷 1671-1683页

作者：张毅薛世峰韩丽美周博刘建林贾朋中国石油大学(华东) 山东青岛266580

损伤本构模型对研究材料的断裂失效行为有重要意义,但聚合物材料损伤演化的定量表征实验研究相对匮乏.通过4种高密度聚乙烯(high density polythylene,HDPE)缺口圆棒试样的单轴拉伸实验获得了各类试样的载荷−位移曲线和真应力−应变曲线... 详细信息

损伤本构模型对研究材料的断裂失效行为有重要意义,但聚合物材料损伤演化的定量表征实验研究相对匮乏.通过4种高密度聚乙烯(high density polythylene,HDPE)缺口圆棒试样的单轴拉伸实验获得了各类试样的载荷−位移曲线和真应力−应变曲线,采用实验和有限元模拟相结合的方法确定了HDPE材料不同应力状态下的本构关系,并建立了缺口半径与应力三轴度之间的关系;采用两阶段实验法定量描述了4种HDPE试样单轴拉伸过程中的弹性模量变化,并建立了基于弹性模量衰减的损伤演化方程,结合中断实验和扫描电子显微镜分析了应力状态对HDPE材料微观结构演化的影响.结果表明缺口半径越小,应力三轴度越大,损伤起始越早、演化越快;微观表现为:高应力三轴度促进孔洞的萌生和发展,但抑制纤维状结构的产生;基于实验和有限元模拟获得的断裂应变、应力三轴度、损伤演化方程等信息提出了一种适用于聚合物的损伤模型参数确定方法,最后将本文获得的本构关系和损伤模型用于HDPE平板的冲压成形模拟,模拟结果与实验结果吻合良好.

关键词：聚乙烯应力三轴度损伤演化冲压实验

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热采过程中井眼热应力定量评价方法

油气地质与采收率 2006年第5期13卷 91-93页

作者：马利成薛世峰马收中国石化股份胜利油田分公司采油工艺研究院山东东营257000 中国石油大学(华东)工程力学系山东东营257061

应用连续介质力学理论,建立了与蒸汽注入过程相关的热-流-变形耦合问题的基本数学模型;应用全隐式顺序有限元数值解方法,对该数学模型进行了求解,获得了井眼热应力与超孔隙地层压力的部分数值结果。结果表明,在300℃注入蒸汽温度情况下... 详细信息

应用连续介质力学理论,建立了与蒸汽注入过程相关的热-流-变形耦合问题的基本数学模型;应用全隐式顺序有限元数值解方法,对该数学模型进行了求解,获得了井眼热应力与超孔隙地层压力的部分数值结果。结果表明,在300℃注入蒸汽温度情况下,由温度变化引起的井眼区域超孔隙压力可以达到15MPa的水平。由于低渗透页岩地层流体高温膨胀导致的超孔隙压力,有可能产生有效拉张应力,严重时会导致地层破裂。

关键词：热采工艺热-流-变形耦合模型超孔隙压力井眼热应奠