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Pore size distribution of high volatile bituminous coal of the southern Junggar Basin: a full-scale characterization applying multiple methods

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Frontiers of Earth Science 2021年第2期15卷 237-255页

作者： wanchun zhao Xin LI Tingting WANG Xuehai FU Key Laboratory of Continental Shale Accumulation and Development(Ministry of Education) Northeast Petroleum UniversityDaqing 163000China School of Geology and Mining Engineering Xinjiang UniversityUrumqi 830047China School of Electrical Engineering and Information Northeast Petroleum UniversityDaqing 163000China School of Resources&Earth Science China University of Mining&TechnologyXuzhou 221008China

Studying on the pore size distribution of coal is vital for determining reasonable coalbed methane development *** coalbed methane project is in progress in the southern Junggar Basin of northwestern China,where high volatile bituminous coal is *** this study,with the purpose of accurately characterizing the full-scale pore size distribution of the high volatile bituminous coal of the southern Junggar Basin,two grouped coal samples were applied for mercury intrusion porosimetry,low-temperature nitrogen adsorption,low-field nuclear magnetic resonance,rate-controlled mercury penetration,scanning electron microscopy,and nano-CT measurements.A comprehensive pore size distribution was proposed by combining the corrected mercury intrusion porosimetry data and low-temperature nitrogen adsorption *** relationship between transverse relaxation time(T2,ms)and the pore diameter was determined by comparing the T2 spectrum with the comprehensive pore size *** macro-pore and throat size distributions derived from nano-CT and rate-controlled mercury penetration were distinguishingly *** results showed that:1)comprehensive pore size distribution analysis can be regarded as an accurate method to characterize the pore size distribution of high volatile bituminous coal;2)for the high volatile bituminous coal of the southern Junggar Basin,the meso-pore volume was the greatest,followed by the transition pore volume or macro-pore volume,and the micro-pore volume was the lowest;3)the relationship between T2 and the pore diameter varied for different samples,even for samples with close maturities;4)the throat size distribution derived from nano-CT was close to that derived from rate-controlled mercury penetration,while the macro-pore size distributions derived from those two methods were very *** work can deepen the knowledge of the pore size distribution characterization techniques of coal and provide new insight for accurate pore s

关键词： pore size distribution coalbed methane high volatile bituminous coal low field nuclear magnetic resonance the southern Junggar Basin

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Experimental study on the influence of hydrostatic stress on the Lode angle effect of porous rock

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International Journal of Mining Science and Technology 2022年第4期32卷 727-735页

作者： Zhenlong Song Zhenguo Zhang P.G.Ranjith wanchun zhao Chao Liu Department of Earth and Space Sciences Southern University of Science and TechnologyShenzhenGuangdong 518055China State Key Laboratory of Coalmine Disaster Dynamics and Control Chongqing UniversityChongqing 400030China Deep Earth Energy Research Laboratory Department of Civil EngineeringMonash UniversityMelbourneVictoria 3800Australia School of Earth and Space Sciences University of Science and Technology of ChinaHefei 230026China School of Electrical Engineering&Information Northeast Petroleum UniversityDaqing 163318China

To investigate the deformation mechanisms of rock under hydrostatic stress, destructive experiments were conducted on sandstone under different levels of hydrostatic stress and stress Lode angles. The results reveal that the shape of the strength envelope on the π plane gradually changes from the shape of the Lade criterion to the shape of the Drucker-Prage criterion with an increase in hydrostatic ***, there exists a deviation between the strain and stress paths for porous rocks on the π plane,and the deviation decreases with an increase in stress Lode angle and hydrostatic stress. A rock failure hypothesis based on the rock porous structure was proposed to investigate the reasons for the abovementioned phenomena. It was found that the shear expansion in the minimum principal stress direction is the dominant factor affecting the Lode angle effect(LAE);the magnitude of the hydrostatic stress induces the variation of the porous structure and influences the shear expansion. Therefore, the hydrostatic stress state affects the LAE. The failure hypothesis proposed in this paper can clarify the hydrostatic stress effect, LAE, and the variation of the rock strength envelope shape.

关键词： Lode angle effect Hydrostatic stress effect Strength envelope curve Porous structure

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侧向载荷作用下的套管塑性破坏力学模型与计算分析

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应用力学学报 2008年第3期25卷 521-523页

作者：艾池赵万春郭柏云大庆石油学院大庆150001

首次针对套管柱承受屈服页岩横向载荷展开研究,运用虚功原理建立了一个横向载荷均匀分布页岩剖面上的力学模型,得出在套管柱径向变形阶段,其横向承载强度迅速下降;对于轴向变形,其横向承载强度变化不大。本文通过计算实例,为优选套管方... 详细信息

首次针对套管柱承受屈服页岩横向载荷展开研究,运用虚功原理建立了一个横向载荷均匀分布页岩剖面上的力学模型,得出在套管柱径向变形阶段,其横向承载强度迅速下降;对于轴向变形,其横向承载强度变化不大。本文通过计算实例,为优选套管方案提供了可靠的分析工具,增强屈服粘土层段套管柱承受横向载荷的能力,减小套管失效率,降低油田操作费用。

关键词：套管损坏侧向载荷虚功塑性变形

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致密碎屑岩储层岩石破裂特征及脆性评价方法

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石油与天然气地质 2018年第6期39卷 1270-1279页

作者：王升柳波付晓飞赵万春东北石油大学非常规油气研究院黑龙江大庆163318 东北石油大学"非常规油气成藏与开发"省部共建国家重点实验室培育基地黑龙江大庆163318 东北石油大学电子科学学院黑龙江大庆163318

研究致密碎屑岩储层岩石破裂特征及脆性评价方法对致密油压裂优化设计具有重要意义。文章以辽河盆地沙河街组致密碎屑岩储层为例,开展了不同岩性岩石的三轴压缩实验,分析了宏观破裂行为和压后岩石显微裂缝的发育类型,通过对比常规的弹... 详细信息

研究致密碎屑岩储层岩石破裂特征及脆性评价方法对致密油压裂优化设计具有重要意义。文章以辽河盆地沙河街组致密碎屑岩储层为例,开展了不同岩性岩石的三轴压缩实验,分析了宏观破裂行为和压后岩石显微裂缝的发育类型,通过对比常规的弹性参数法和矿物组分法等脆性评价方法,建立了基于三轴压缩破裂过程中能量守恒的新脆性评价方法。实验表明,岩石破裂特征受控于岩石脆性和岩石所处的围压条件。一方面,脆性较强的岩石主要发育穿晶张裂缝,随着脆性程度减弱,裂缝数量逐渐减少,类型则以晶内裂缝为主;另一方面,随着围压增加,压裂后岩石内部微裂缝类型从穿粒张裂缝向晶内裂缝过渡,说明围压极大地抑制了微裂缝的扩展。传统弹性参数法表征的脆性结果与实验描述的脆性破裂特征相反(即脆性指数高,而岩石破裂程度差),而矿物组分法不能描述不同围压下岩石的脆性程度。本文提出的新脆性评价方法,可以连续地描述岩石从超脆性到韧性变形的力学演化过程,脆性指数不仅与峰前的杨氏模量有关,而且还与峰后应力降梯度(软化模量)有关。利用该方法表征了不同围压下致密砂岩脆性程度,其结果与实验描述岩石脆性破裂特征相符合,证实了方法的可行性。

关键词：脆性指数三轴压缩实验围压岩石破裂致密储层致密油

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注水开发过程中原油的生物降解与水洗作用

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石油与天然气地质 2017年第3期38卷 617-625页

作者：常象春赵万春徐佑德王涛崔晶山东科技大学山东省沉积成矿作用与沉积矿产重点实验室山东青岛266590 海洋国家实验室海洋矿产资源评价与探测技术功能实验室山东青岛266071 中国石化胜利油田勘探开发研究院山东东营257001 中国石化胜利油田鲁明油田公司山东东营257001

注水开发是提高原油采收率的常用方法。为了探索注水开发过程中原油遭受的次生蚀变作用和组分变化规律,对典型注水开发的济阳坳陷曲堤油田曲9油藏进行了动态跟踪和地球化学对比分析。研究结果表明,随着注水开发过程的推进,原油族组成中... 详细信息

注水开发是提高原油采收率的常用方法。为了探索注水开发过程中原油遭受的次生蚀变作用和组分变化规律,对典型注水开发的济阳坳陷曲堤油田曲9油藏进行了动态跟踪和地球化学对比分析。研究结果表明,随着注水开发过程的推进,原油族组成中饱和烃相对含量呈升高趋势,而芳烃相对含量呈降低趋势,体现出典型的水洗作用效应。Pr/nC_(17)和Ph/nC_(18)比值呈现出先降低后升高,或先升高后降低的复杂变化,推测不仅受到水洗作用或生物降解的影响,还有类似地质色层效应的加入。C158β(H)-补身烷/C168β(H)-升补身烷逐渐升高,指向生物降解抑或水洗作用的蚀变,尚无法区分。三环萜烷/17α(H)-藿烷、C_(27)重排/C_(27)规则甾烷和甾烷/17α(H)-藿烷均呈现明显增高趋势,C_(31)藿烷22R/C_(30)藿烷(C_(31)R/C_(30)H)则呈现幅度较小的降低趋势,均指示生物降解作用的结果。甲基菲指数(MPI1)、二苯并噻吩/菲(DBT/P)、C_(26)三芳甾烷20S/(20S+20R)与C_(26)/C_(28)三芳甾烷(20S)基本保持不变,表明水驱过程中三芳甾烷并不受影响,菲系列和二苯并噻吩系列未表现出显著的水溶性或抗生物降解能力差异。

关键词：注水开发水洗作用生物降解次生变化原油油藏地球化学曲堤油田,济阳坳陷

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基于损伤理论双重介质水力压裂岩体劣化与孔渗特性变化理论研究

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岩石力学与工程学报 2009年第A02期28卷 3490-3496页

作者：赵万春艾池李玉伟郭柏云大庆石油学院提高油气采收率教育部重点实验室黑龙江大庆163318 路易斯安那大学石油工程学院美国拉菲特70504

首先,针对石油储层水力压裂岩体损伤机制,考虑岩体受载后基质孔隙和微裂缝体积均发生变化,采用基质孔隙和微裂缝体积变化分别定义岩体损伤和裂缝演化的张量型损伤变量,建立水力压裂岩体损伤模型;然后,假设水力压裂过程微裂缝动态演化满... 详细信息

首先,针对石油储层水力压裂岩体损伤机制,考虑岩体受载后基质孔隙和微裂缝体积均发生变化,采用基质孔隙和微裂缝体积变化分别定义岩体损伤和裂缝演化的张量型损伤变量,建立水力压裂岩体损伤模型;然后,假设水力压裂过程微裂缝动态演化满足Logistic分岔标准模型,建立基于损伤理论的微裂缝动态演化损伤模型,根据水力压裂能量守恒原理,确定岩体损伤演化过程体积应变和介质孔隙度、损伤变量的内在联系;最后,建立水力压裂岩体基质孔隙和微裂缝渗透张量演化模型。将新方法和传统方法通过模块程序导入有限元软件对吉林油田29-3,4生产井进行产能模拟,计算结果对比表明,基于损伤理论的新模型与实际情况吻合更好。

关键词：岩石力学损伤力学水力压裂双重介质裂缝分岔孔渗特性

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水力压裂岩体损伤破裂折迭突变模型研究与应用

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岩石力学与工程学报 2014年第A02期33卷 3406-3411页

作者：赵万春王婷婷付晓飞官兵东北石油大学石油工程学院黑龙江大庆163318 东北石油大学黑龙江省普通高校断层变形、封闭性及与流体运移科技创新团队黑龙江大庆163318

为准确描述油气田工程中压裂岩体损伤突变裂缝的起裂问题,基于岩体孔隙度的变化,定义岩体损伤变形的损伤变量,并建立岩体形变过程的损伤本构模型。考虑油气藏压裂岩体损伤破坏过程为岩体形变能的积聚增加与突然释放,基于能量守恒原理,... 详细信息

为准确描述油气田工程中压裂岩体损伤突变裂缝的起裂问题,基于岩体孔隙度的变化,定义岩体损伤变形的损伤变量,并建立岩体形变过程的损伤本构模型。考虑油气藏压裂岩体损伤破坏过程为岩体形变能的积聚增加与突然释放,基于能量守恒原理,建立压裂岩体损伤的张量型折迭突变模型。给出压裂岩体损伤突变平衡方程与岩体损伤突变破坏能量释放量计算模型。计算、分析长庆油田苏里格区块石英砂岩与岩屑砂岩水力压裂岩体损伤突变破坏能量释放量变化规律,为油气田压裂岩体损伤破坏裂缝形成的研究提供新方法。

关键词：岩石力学水力压裂损伤突变折迭突变模型能量释放量

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重复压裂裂缝周围应力场计算新方法

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石油钻采工艺 2008年第1期30卷 63-66页

作者：艾池赵万春焦石大庆石油学院提高油气采收率教育部重点实验室黑龙江大庆163318 辽河油田公司勘探开发经济评价中心辽宁盘锦124010

重复压裂技术是低渗透油田增产增效的主要措施,造裂缝有利于打开储层的油气通道,新裂缝的延伸轨迹一直是压裂设计的核心问题并具有很大难度。从力学角度分析,裂缝的延伸主要受周围应力的控制,为此,考虑初次人工裂缝内流体的可压缩性,引... 详细信息

重复压裂技术是低渗透油田增产增效的主要措施,造裂缝有利于打开储层的油气通道,新裂缝的延伸轨迹一直是压裂设计的核心问题并具有很大难度。从力学角度分析,裂缝的延伸主要受周围应力的控制,为此,考虑初次人工裂缝内流体的可压缩性,引入流体压缩因子,建立了初次人工裂缝诱导应力场模型;根据势的叠加原理,建立了重复压裂井周围孔隙压力模型,根据W right的多孔弹性理论,计算了孔隙压力诱导应力场;考虑温度的影响,建立温度诱导应力场模型,根据线性叠加原理计算重复压裂前总应力场,给出裂缝转向的力学条件。计算了受3口水井影响的1口油井周围应力,其理论计算结果与现场实测结果吻合较好。

关键词：重复压裂裂缝延伸造新缝诱导应力场势

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非均质致密储层微观力学特征分析及脆性评价方法研究

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特种油气藏 2019年第6期26卷 113-117页

作者：冯笑含赵万春王婷婷东北石油大学

脆性指数是非常规储层压裂造缝的重要影响参数之一,现有脆性评价方法众多,差异巨大,且大多从宏观角度出发,在非常规储层缝网压裂领域中的应用受到制约。由于非常规储层的非均质性强,对其进行脆性表征时,需从微观领域进行研究。以辽河油... 详细信息

脆性指数是非常规储层压裂造缝的重要影响参数之一,现有脆性评价方法众多,差异巨大,且大多从宏观角度出发,在非常规储层缝网压裂领域中的应用受到制约。由于非常规储层的非均质性强,对其进行脆性表征时,需从微观领域进行研究。以辽河油田某致密储层为研究对象,测定岩心样品弹性模量、泊松比及岩心样品中矿物成分含量,采用逐步回归分析方法建立力学参数与矿物成分之间的回归模型,对微观领域岩心脆性分布进行定量表征,描述岩心微观破裂至整体失稳的变化特征。结果表明:岩石弹性模量主要由石英、方解石、方沸石、菱铁矿以及黏土的含量决定,泊松比主要由石英、方解石、白云石以及黏土的含量决定;新脆性模型从微观领域评价了非均质储层岩石脆性分布,且修正了矿物分析法计算偏低的情况。该研究为非均质储层脆性分析提供了一种科学有效的评价方法。

关键词：岩石脆性微观力学特征矿物成分裂缝非均质性致密储层逐步回归分析

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非完整链式系统的非正则反馈全局K指数镇定

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科技导报 2015年第9期33卷 13-17页

作者：王婷婷赵万春邵克勇东北石油大学电气信息工程学院大庆163318 东北石油大学石油工程学院大庆163318

利用非正则反馈线性化,对非完整链式系统进行反馈镇定。构造一种不连续非线性变换,将非完整链式系统转换成线性系统,以便使用线性系统理论进行控制律设计。针对高维非完整链式系统,显式构造出一个方便易用的不变集和切换规则。所获得的... 详细信息

利用非正则反馈线性化,对非完整链式系统进行反馈镇定。构造一种不连续非线性变换,将非完整链式系统转换成线性系统,以便使用线性系统理论进行控制律设计。针对高维非完整链式系统,显式构造出一个方便易用的不变集和切换规则。所获得的不连续控制律保证了闭环系统的指数收敛速度和控制输入的有界性。仿真结果验证了控制方案的有效性。

关键词：非完整链式系统镇定非正则反馈线性化不连续控制

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