海洋天然气水合物降压开采地层井壁力学稳定性分析

降压开采天然气水合物使其分解会导致储层孔隙度、渗透率、孔隙压力和岩层骨架有效应力发生改变,同时降低沉积物的胶结程度,使地层的抗剪强度和承载能力降低,从而引起井壁失稳、海底滑坡、海底面沉降等工程问题.为此,在地下多相非等温数值模拟软件TOUGH+Hydrate框架内,基于扩展的三维Biot固结理论,考虑水合物分解相变、传热(T)、流动(H)、岩土体变形(M)等过程及其相互耦合作用,建立了新的水合物开采传热-流动-力学(THM)耦合数学模型,并开发有限元程序对其进行数值求解.以中国南海神狐海域GMGS1航次SH2站位水合物储层条件为研究对象,构建了垂直井降压开采THM耦合地层井壁稳定性分析模型,预测了水合物开采过程中储层温-压-力场和水合物分解区的演化规律,揭示了地层优势出砂区域和海底面沉降趋势.结果表明:储层降压导致地层有效应力增大,进而引起井周地层发生沉降,且地层的沉降主要发生在降压开采前期,最大沉降位置位于井壁周围,向储层内部延伸地层沉降量快速减小;水合物分解导致井周地层力学强度降低,加剧了储层的沉降;井筒降压造成射孔段井壁应力集中最为明显,从而造成井壁破坏的潜在风险,这些区域正是水合物开采出砂防治的关键区域.     

油气井密封结构的变形与失效行为研究进展

在今后相当长一个时期,石油和天然气依然是人类的主要能源.油气井密封是油气开采中最重要的作业之一,在水平钻井、水力压裂等最新的油气开采技术中发挥着重要的作用,促进了页岩气等非常规油气开采的发展.密封质量会直接影响油气井的安全和生产效率,密封元件的失效可造成严重的环境污染和生命财产损失.因此,深入理解密封元件的失效行为,对于油气井安全评估具有重要意义.水泥和可溶胀高弹体密封是两种最主要的密封方式.水泥密封已有百余年历史,溶胀式高弹体密封则是一种相对较新的密封技术.本文介绍这两种油气井密封结构变形与失效行为的国内外最新研究进展.首先,介绍固井水泥环固化过程中的应力演化、生产作业导致的应力、水泥环的失效模式和失效判据方面的研究进展;然后,介绍溶胀式高弹体封隔器的基本原理、力学理论、测试方法、失效模式及失稳等方面的研究进展.      

矿震和采空区影响下围岩动力响应模型试验

为得到矿震与采空区同时存在时围岩动力响应规律，以进一步得到两者耦合致灾机理，采用模型试验方法，进行带孔圆板冲击试验。得到采空区围岩产生与重力无关的负加速度和呈指数增长的切向加速度的试验结果。根据单组试验结果，得到矿震与采空区的耦合致灾机理，包括加剧覆岩沉陷和冒落、中夹岩柱产生指向震源的加速度、上部地表产生水平剪切加速度等结论。综合试验结果，采空区孔径的尺寸效应和矿震动荷载的放缩效应不会影响上述试验结论。     

页岩气开采中的井底压力并行计算

根据页岩气流动特点建立了考虑混合气体高压物性参数、渗透率与孔隙度随压力变化的页岩气流动方程,通过定义拟压力函数将页岩气流动的偏微分方程线性化。针对页岩气开发采用水平井多段压裂技术,采用Newman乘积原理得到地层拟压力流动方程的解析解表达式。依据解析解的特征将解析解分解成适合并行计算的无限求和及积分形式,提出了一套基于CUDA的页岩气地层压力算法,将地层拟压力函数解析解划分为多个并行度较高的步骤,利用GPU的并行计算能力,设计每个步骤的CUDA核函数,在英特尔i3 540CPU(3.07GHz主频,4GB内存)和NVIDIA的GTX 550显卡上,计算了页岩气的井底压力,分析了井底压力特征。实验结果表明,页岩吸附影响曲线变化剧烈程度,而扩散主要影响曲线发生变化的时间,在GPU上的页岩气压力计算可达近40倍的加速比。     

Amplified spontaneous emission and power amplification in high-power DF laser systems

Amplified spontaneous emission （ASE） always occurs in high-power DF laser systems with master oscillator-power amplifier （MOPA） configuration. ASE not only reduces the energy extraction efficiency of the laser system, but also negatively influences its heat management. The interaction between the ASE flux and the coherent laser flux, as well as the effect of ASE on cuboid DF amplifiers, is studied using a finite difference method and an iterative arithmetic. In addition, the influence of ASE on coherent laser amplification is discussed in detail.     

清洁可再生能源——大型聚光光伏电站

<正>人类从钻木取火开始,对能源的需求与日俱增。在近代,随着科学技术的高速发展,对能源已经产生了依赖。人类长期赖以生存的能源,如煤炭、石油和天然气等都属于化石能源。虽然还没有准确的方法可以预测化石能源究竟可以开采、使用多少年,     

煤炭资源最佳开采时期研究

煤炭资源是一种不可再生资源,即耗竭性资源.现在的煤炭资源开采策略是一种掠夺式的开采,不仅浪费资源,而且会使我国的煤炭将来很难满足现代化建设的需要.为此,本文采用经济控制论模型试图探讨煤炭资源的最佳开采时期.     

沙子的开采

为一个1000×500(米)地区沙子的开采进行工程设计和评估.根据该地区20×10个网点处有关数据,估算该地区的沙的储量是210万吨.在每月10万吨的开挖量的限制条件和考虑1%的月贴现率下,引入开采每吨沙土所获利润函数,确定开采沙子的施工原则是实现该函数由大到小.然后照顾施工方便设计每月具体工程方案,计算出整个工程需投资2364.6万元,工期30个月.可采沙195.54万吨,获利润近1500万元,利润率在60%以上.     

下分层不同层位千米钻孔稳定性研究

抽采钻孔的稳定性影响到抽采工程效果的好坏.采动作用下,位于底板下方不同层位千米钻孔的加卸载路径不同.为得到采动作用对不同层位钻孔稳定性的影响,分析了底板不同层位钻孔加卸载路径,依据该路径,设计十种数值模拟计算方案,对底板钻孔在不同速率加卸载、变速加卸载两种方式下的破坏范围、孔壁位移进行了分析,得到了加卸载结束后各方案对应的塑性区分布范围及加卸载过程中孔壁位移曲线.依据数值计算得到的卸载速率与形变恢复滞后性的关系,建立了考虑卸载速率变化的钻孔周边切应力计算模型.研究结果表明:加载速率对钻孔周边的破坏范围几乎不产生影响;卸载过程中,钻孔周边破坏范围与初始卸载应力及卸载速率相关,在进行底板顺层抽采钻孔布置时需综合考虑布孔位置处的应力值及卸载速率.     

高瓦斯综采面顶板覆岩卸压抽放瓦斯试验研究

针对我国高瓦斯低透气性煤层瓦斯预抽效果差的特点，在分析煤炭回采过程中顶板覆岩卸压移动规律基础上，提出了利用采动煤层顶板覆岩卸压裂隙发育特征，实施覆岩卸压区走向长钻孔抽放瓦斯。实践证明，顶板走向长钻孔覆岩卸压瓦斯抽放是解决低透气煤层瓦斯抽放率低的有效方法，回采面的瓦斯抽放率在20％以上；分析了顶板覆岩结构及关键层层位对覆岩移动规律的影响，给出了顶板走向长钻孔卸压抽放的合理布置区域。