Hydrodynamic Model for the Evolution of an Invaded Zone in Borehole Drilling

The evolution of an invaded zone during borehole drilling in water- and oil-saturated sand formations is studied by mathematical modeling of hydrodynamic processes in porous media filled with a two-component fluid. The use of hydrodynamic modeling to interpret high-frequency electromagnetic logs makes it possible to construct consistent geoelectric and hydrodynamic models for formations with different fluid saturations. The results obtained are in good agreement with geological and geophysical data.     

Seismoelectric wave propagation modeling in a borehole in water-saturated porous medium having an electrochemical interface

Water-saturated porous media often exhibit a seismoelectric effect due to the existence of an electrical double layer and a relative flow of pore fluid. Here we consider the seismoelectric waves in an open borehole surrounded by water-saturated porous formation which exhibits discontinuity of electrochemical properties at a cylindrical interface. We carefully analyze the seismoelectric interface response since these signals show sensitivity to contrasts in electrochemical properties across an interface. Both coupled and approximate methods are used to compute borehole seismoelectric fields. The simulation results show that the radiated electromagnetic wave from the electrochemical interface is generated due to the change of salinity in pore fluid in the porous formation. However, the elastic properties of the formation remain unchanged across such an electrochemical interface. As a result it is difficult to recognize such a change in electrochemical properties using only elastic waves. Therefore, the seismoelectric interface response is potentially used to detect the changes of the electrochemical properties in the formation.     

低应变反射波法结合钻芯法检测钻孔灌注桩桩身质量

低应变反射波法具有快速、简便和费用低廉等优点，但同时又存在检测结论不全面、不定量，可靠性低等缺点；而钻芯法具有科学、直观、精确等优点，但它却存在速度慢、实施难、费用高等缺点：如果将两种检测方法巧妙地结合起来进行，既节约检测成本，又能可靠全面地反应钻孔灌注桩桩身质量．     

底板岩层水力学特性原位测试研究

本文介绍了井下煤层底板岩层水力学特性（含单位涌水量、水压、渗透系数、裂隙导高带等）的钻孔原位测试方法,以太原市东山煤矿为例,详细给出了煤层底板石炭纪太原组和本溪组岩层的含水性态（水压、单位涌水量、渗透系数）及其奥灰水裂隙导高带等测试方法和结果,对承压水上采煤问题具有重要的参考价值。     

不耦合装药爆破孔壁压力峰值的实验研究

不耦合装药爆破孔壁压力峰值是控制岩体轮廓成形质量及进行非流固耦合爆破振动响应数值模拟分析的重要参数,本文采用实验方法研究了不耦合装药爆破的孔壁压力峰值:利用材质为20钢的无缝薄壁钢管模拟不耦合装药爆破炮孔,以高灵敏度、高精度的应变片为传感器,选用超动态应变仪采集钢管内置柱状炸药卷爆炸过程中钢管外壁产生的环向应变,应用动荷载作用下薄壁圆筒的动力响应计算方法,反演分析采集的钢管外壁环向应变数据,得到了爆破过程中空气冲击波作用于钢管内壁的冲击荷载压力峰值,间接测量了不耦合装药爆炸后的孔壁压力峰值。实验获得了6种不耦合装药工况下的爆破孔壁压力峰值测试数据,并计算了相应工况下实验值较准静态爆生气体压力的增大倍数,拟合结果表明压力增大倍数随不耦合系数的增大近似呈线性增长。同时也分析了部分试验工况下爆炸测试结果不理想的原因,研究成果可为轮廓爆破孔壁压力峰值的测试与计算提供参考。     

切槽爆破中V形切槽产生的力学效应研究

本文详细研究了切槽爆破中V形切槽在爆炸冲击波的动态压力和爆生气体的准静态压力作用下产生的力学效应。在此基础上,进一步阐明了V形切槽对岩石定向破裂的控制机理,提出了切槽爆破中裂缝扩展的力学判据。最后,对所得结论用实验结果进行了验证。     

包括各向异性效应在内的地球介质中井孔的稳定性

为了研究地球介质深的斜井（这种井既受到内压又受到非静水应力场的作用）有必要发展一种分析表述方式，这种表述方式包括井孔周围应力的三维分析，并把它和井孔内压组合后，求出总应力分布的近似解。在实际现场条件睛，井孔的取向、原地应力和岩层层面倾斜都可能是任意的。对井孔的拉伸破坏和剪切破坏都进行了研究，当井孔最小主应力超过拉伸强度时，出现拉伸破坏，这就是拉伸破坏准则，对剪切破坏而言，采用了向向异性材料的修正的     

宽带相控线阵声源在套管井外地层辐射声场的指向性

套管井中的声传播涉及到波在柱状多层介质中的传播问题。通过数值计算对比了宽带相控线阵声源在套管井外均匀地层中产生的纵横波声场的指向性。结果表明,在任意胶结状况下,均可实现向套管井外地层定向辐射纵横波的技术;与地层中纵波的传播特征不同的是在主瓣偏转角方向横波幅度随着偏转角的增大逐渐增加,且在主瓣辐射方向的横波幅度受套管井胶结状况的影响较纵波小;采用玻璃钢套管代替钢套管,会进一步减弱地层声场受胶结状况的影响,这有利于实现在套管井外地层较大范围内的精确定向辐射声波的技术。     

层层沉积提高井壁稳定性室内研究

以钠蒙脱土分散液作为模拟钻井液,与支化聚乙烯亚胺聚合物溶液交替流过模拟井壁(硅片),模拟生物矿化过程,进行层层沉积模拟实验。通过原子力显微镜、扫描电镜、红外光谱、X射线衍射等手段跟踪钠蒙脱土/聚乙烯亚胺复合膜的成膜过程,并表征复合膜的形貌、微观结构、化学组成及力学性能。结果表明,钠蒙脱土和聚乙烯亚胺可自发在模拟井壁上形成结构致密的有机/无机复合膜,该复合膜具有明显的层状结构,平均每层厚度约为46.18nm。该复合膜力学性能优良,而且杨氏模量并不随沉积层数的增加而变化。通过动态滤失实验表明,层层沉积改善了滤饼质量,降低了滤失速率以及总的动态滤失量,有助于井壁稳定。     

页岩储层各向异性对水平井坍塌压力的影响

为揭示层理页岩强度各向异性对水平井井壁坍塌压力的影响规律,对取自四川盆地龙马溪组页岩钻井不同层理角度的岩芯,通过岩芯观测、偏光显微镜、扫描电镜试验分别从宏观和微观角度研究了页岩层理特征,并基于单轴抗压强度研究了页岩强度各向异性特征.层理结构发育导致页岩呈现出显著的各向异性特征,粗略地将页岩视为各向同性体及简单采用Mohr-Coulomb准则作为破坏判据,使得预测的维持井壁稳定的坍塌压力不能满足安全钻井的需要.该文在研究层理地层岩石力学特性的基础上,采用横观各向同性地层井周应力分析模型,研究了弹性模量及地应力各向异性比对井周应力的影响;并结合考虑中间主应力的Mogi-Coulomb判据,分析了井壁坍塌压力对弹性模量E和Poisson(泊松)比ν各向异性比值变化的敏感性.实例分析结果表明:弹性模量和水平地应力各向异性比值的变化会对井周应力产生较大影响;Poisson比各向异性对井壁坍塌压力没有明显影响,而弹性模量比值的变化对井壁坍塌压力影响较大;横观各向同性地层中井壁坍塌压力与储层水平和垂直方向的硬脆性强弱关系有关,弹性力学参数各向异性既有可能利于井壁稳定,也可能更易导致井壁的剪切破坏;在实际工程中应根据储层岩石水平和垂直方向的硬脆性强弱关系,确定安全钻井液密度窗口.该结果对现场施工具有很好的指导意义.