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天然气水合物分解诱发超孔隙压力预测方法

中国安全生产科学技术 2024年第11期20卷 30-36页

作者：张智赵苑瑾蔡楠向世林敬耘博徐茂洋西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室四川成都610500

为避免深水井生产过程中,天然气水合物分解诱发的超孔隙压力引起海底滑坡、井筒完整性失效等问题,综合考虑生产阶段水合物分解过程中沉积物压缩性变化及流体密度改变情况,结合质量守恒原理,建立水合物分解引起的沉积物总体积膨胀模型,... 详细信息

为避免深水井生产过程中,天然气水合物分解诱发的超孔隙压力引起海底滑坡、井筒完整性失效等问题,综合考虑生产阶段水合物分解过程中沉积物压缩性变化及流体密度改变情况,结合质量守恒原理,建立水合物分解引起的沉积物总体积膨胀模型,得到针对天然气水合物分解诱导的超孔隙压力计算方法,并以南海某含天然气水合物地层的深水井为例,讨论不同因素对水合物分解诱发超孔隙压力的影响。研究结果表明:超孔隙压力随水合物初始饱和度、沉积物孔隙率的增加而升高,而且由于超孔隙压力的升高会抑制水合物的进一步分解,其增幅随之减小,存在最大值;此外,超孔隙压力随天然气水合物埋深的增加而增大,但受水深影响较小。研究结果可为深水井安全生产提供理论参考。

关键词：天然气水合物超孔隙压力水合物开发因素分析

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软土场地管桩桩周超孔隙压力有限元模拟

中国住宅设施 2023年第9期 196-198页

作者：李诚广东建科创新技术研究院有限公司广东中山528451

为了研究软土场地管桩桩周超孔隙的压力分布,本文采用有限元分析方法,将沉桩过程简化,模拟得到不同贯入深度时桩周超孔隙压力的分布情况。分析结果表明,经典圆孔扩张理论的解析解不能准确描述桩周土的变形、应力及超孔隙压力;二元地层... 详细信息

为了研究软土场地管桩桩周超孔隙的压力分布,本文采用有限元分析方法,将沉桩过程简化,模拟得到不同贯入深度时桩周超孔隙压力的分布情况。分析结果表明,经典圆孔扩张理论的解析解不能准确描述桩周土的变形、应力及超孔隙压力;二元地层中沉桩导致的超孔隙压力主要分布在软土底层处;边界条件、施工工况影响超孔隙压力大小及空间分布。

关键词：软土沉桩超孔隙压力有限元分析

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深水浅层破裂压力计算方法

中南大学学报(自然科学版) 2015年第4期46卷 1402-1408页

作者：孙清华邓金根闫传梁蔚宝华刘书杰刘正礼肖坤中国石油大学(北京)油气资源与探测国家重点实验室中海石油研究总院中海石油(中国)有限公司深圳分公司

假设深水浅部地层为均质、各向同性的理想弹塑性材料,将井眼周围的地层分为弹性区和塑性区两部分,地层屈服后服从Mohr-Coulomb强度准则,推导出深水浅层不排水时的塑性区半径和井周应力场的理论解答,引入土力学中的超孔隙压力理论,得出... 详细信息

假设深水浅部地层为均质、各向同性的理想弹塑性材料,将井眼周围的地层分为弹性区和塑性区两部分,地层屈服后服从Mohr-Coulomb强度准则,推导出深水浅层不排水时的塑性区半径和井周应力场的理论解答,引入土力学中的超孔隙压力理论,得出井眼钻开引起的超孔隙压力在井眼周围的分布规律,结合水力压裂理论分析了深水浅部地层的破裂机理并推导出破裂压力的理论公式。该理论的计算结果与工程实测结果接近,证明该理论的可靠性的。深水浅部地层未成岩,在分析深水浅部地层的地质力学问题时,应当考虑引入土力学中的相关理论进行分析。

关键词：深水钻井理想弹塑性井周应力超孔隙压力破裂压力

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统一边界条件下非饱和土一维固结理论研究

工程力学 2024年第3期41卷 63-72页

作者：秦爱芳郑青青江良华上海大学力学与工程科学学院土木工程系上海200444

非饱和土固结理论中的边界条件对土体的固结有着重要的影响,它反映了土体在固结过程中边界的透气透水状态。针对实际工程中边界条件的复杂多样性,该文引入一个统一形式边界条件,构建了一个在瞬时均布荷载作用下,由顶面统一边界、底面完... 详细信息

非饱和土固结理论中的边界条件对土体的固结有着重要的影响,它反映了土体在固结过程中边界的透气透水状态。针对实际工程中边界条件的复杂多样性,该文引入一个统一形式边界条件,构建了一个在瞬时均布荷载作用下,由顶面统一边界、底面完全不渗透边界组成的非饱和土一维固结计算模型。基于Fredlund非饱和土一维固结理论,采用Laplace变换等方法得到了Laplace域内超孔隙压力的解,再通过Laplace逆变换得到了时间域内相应解答。运用一个典型算例,设置合理的边界参数,将统一边界条件下的半解析解退化到几种常规边界条件下的解与文献中已有的结果进行比较,验证了所得解的正确性,并对非饱和土一维固结特性进行了简要分析。研究结果表明:统一边界条件下的半解析解相当于一个通解,具有广泛的适用性;通过改变相关边界参数的取值,可以模拟土层边界条件由完全不渗透到完全渗透的变化过程;固结过程中,边界条件对超孔隙气压力和超孔隙水压力的消散影响很大。因此,该文的研究具有一定的学术价值,所得的半解析解对不同边界条件下的实际工程具有参考价值。

关键词：非饱和土一维固结统一边界超孔隙压力半解析解

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考虑能源土渗透性影响的水合物分解超孔压特性研究

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岩土力学 2021年第10期42卷 2755-2762,2772页

作者：胡伟朱海涛蒋明镜李文昊天津大学建筑工程学院天津300072 天津大学滨海土木工程结构与安全教育部重点实验室天津300072

天然气水合物分解会产生超孔隙压力,导致深海能源土工程性质劣化,引发海底滑坡等地质灾害。考虑深海能源土渗透性的影响,建立修正的Grozic-Nixon超孔隙压力模型,以Storegga海底滑坡为研究案例与Grozic-Nixon模型和Xu-Leonid模型的研究... 详细信息

天然气水合物分解会产生超孔隙压力,导致深海能源土工程性质劣化,引发海底滑坡等地质灾害。考虑深海能源土渗透性的影响,建立修正的Grozic-Nixon超孔隙压力模型,以Storegga海底滑坡为研究案例与Grozic-Nixon模型和Xu-Leonid模型的研究结果进行对比分析。基于修正模型开展超孔隙压力时变规律研究和参数研究,揭示超孔隙压力的时变规律和不同参数对超孔隙压力的影响效应。结果表明:采用修正模型计算的超孔隙压力最大值相比于原模型减小约21.5%;超孔隙压力先累积后消散,累积速率逐渐减小,消散速率先增大后减小;水合物分解速率和深海能源土渗透率对超孔隙压力的影响最为显著,超孔隙压力最大值可相差6倍。

关键词：深海能源土超孔隙压力渗透性时变规律参数分析

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深水浅部非均匀受力地层破裂压力预测模型

中外能源 2017年第1期22卷 46-52页

作者：刘化普张快乐中国石油大学(北京)石油工程教育部重点实验室北京102249

深水浅部地层尚未固结成岩,上覆岩层压力较低,破裂压力也较低,发生井壁破裂与坍塌的风险较高,目前尚无完善的力学理论来预测深水浅层的破裂压力。为此,引入黏土力学超孔隙压力及其破碎性系数来对井眼周围有效应力进行修正,建立非均匀受... 详细信息

深水浅部地层尚未固结成岩,上覆岩层压力较低,破裂压力也较低,发生井壁破裂与坍塌的风险较高,目前尚无完善的力学理论来预测深水浅层的破裂压力。为此,引入黏土力学超孔隙压力及其破碎性系数来对井眼周围有效应力进行修正,建立非均匀受力的圆形井眼模型、椭圆形井眼模型及其圆形井眼弹塑性力学模型,结合弹性力学理论、塑性力学理论、屈服条件及黏土力学理论,推导出深水浅层非均匀受力情况下的破裂压力计算公式,通过实际测井数据及文献数据完成模型验证,进一步对破裂压力影响因素进行分析。结果表明,深水浅部非均匀受力地层破裂压力受孔隙压力系数、岩石破碎性系数、椭圆长短轴比等因素的影响,孔隙压力系数与岩石破碎性系数越大,破裂压力越小;椭圆长短轴比越大,破裂压力越大,当长短轴比为1.0时,破裂压力最小。

关键词：深水浅层非均匀受力破裂压力超孔隙压力井眼模型

荷载黄土体的工程性质与露天矿排土场稳定控制技术

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煤矿安全 2003年第B9期34卷 116-121页

作者：王建国煤炭科学研究总院抚顺分院辽宁抚顺113001

本文通过对安太堡露天矿黄土基底排土场特大规模滑坡破坏机理分析,对荷载土体的工程性质及演化规律进行了深入的研究。提出了土体演化弱层的概念。分析了荷载土体的固结效应与强度突变机制;论证了排土场稳定控制的技术理论依据,提出了... 详细信息

本文通过对安太堡露天矿黄土基底排土场特大规模滑坡破坏机理分析,对荷载土体的工程性质及演化规律进行了深入的研究。提出了土体演化弱层的概念。分析了荷载土体的固结效应与强度突变机制;论证了排土场稳定控制的技术理论依据,提出了具体途径与方法。对于黄土基底排土场设计与施工具有较强的指导意义。

关键词：演化弱层工程性质超孔隙压力强度机制稳定控制技术

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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

考虑渗透影响的深海水合物开采诱发海底滑坡可靠度研究

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考虑渗透影响的深海水合物开采诱发海底滑坡可靠度研究

作者：胡伟天津大学

学位级别：硕士

天然气水合物具有巨大的能源潜力与资源价值,发展空间和前景十分广阔,对缓解人类面临的能源枯竭危机具有举足轻重的作用。但是,大规模开采深海水合物会促使水合物分解产生超孔隙压力,导致深海能源土工程性质劣化,诱发海底滑坡等地质灾... 详细信息

天然气水合物具有巨大的能源潜力与资源价值,发展空间和前景十分广阔,对缓解人类面临的能源枯竭危机具有举足轻重的作用。但是,大规模开采深海水合物会促使水合物分解产生超孔隙压力,导致深海能源土工程性质劣化,诱发海底滑坡等地质灾害。本文以深海水合物开采对海底斜坡稳定性影响为研究主线,采用理论分析与数值模拟相结合的研究方法,考虑超孔隙压力和深海能源土劣化的综合作用,结合无限斜坡方程和ANSYS-PDS研究水合物分解诱发海底滑坡的作用机理。建立考虑深海能源土渗透性和洋流影响的超孔隙压力模型,研究超孔隙压力时变规律和控制参数;发展水合物分解诱发海底滑坡可靠度分析方法,揭示海底滑坡时变可靠概率演化规律和影响因素;开展深海水合物开采效率和开采安全研究,建立开采风险监测指标体系,提出开采效率和开采安全的控制原则与方法。研究成果对我国开展深海水合物开采致灾风险评价与防控研究具有重要的科学意义与工程应用价值。

关键词：超孔隙压力渗透可靠度风险评价风险防控防灾减灾