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基于机械比能聚类分析的深层煤岩水平段岩性判识方法
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作者 熊冬 王翔 +6 位作者 马新仿 张士诚 王雷 张遂安 郭天魁 刘美娟 贺甲元 《天然气工业》 北大核心 2025年第2期114-124,共11页
中国2000 m以深的深层煤岩气地质条件复杂,钻井易垮塌,导致水平井随钻地质导向工具难以使用,而基于岩屑分析钻遇岩性基本依赖经验且存在滞后性,水平井钻探过程中钻头易偏离优质煤岩储层。为此,考虑摩阻与水力能量影响对井口钻井参数进... 中国2000 m以深的深层煤岩气地质条件复杂,钻井易垮塌,导致水平井随钻地质导向工具难以使用,而基于岩屑分析钻遇岩性基本依赖经验且存在滞后性,水平井钻探过程中钻头易偏离优质煤岩储层。为此,考虑摩阻与水力能量影响对井口钻井参数进行了修正,得到井底钻头破岩参数与机械比能,然后结合导眼井测井岩性解释成果确定不同岩性地层中井底钻头破岩参数与机械比能范围,最后基于灰色聚类分析理论,形成了基于机械比能聚类分析的深层煤岩水平段岩性判识方法。研究结果表明:①不同岩性的钻井参数与机械比能具有明显的区分度,煤岩中钻进时具有高钻速、低钻时、低转速、低机械比能的特征;②选取扭矩、钻时与机械比能作为钻头在顶板石灰岩、煤岩与底板泥岩中钻进的岩性判识聚类指标,采用熵权法确定聚类指标权重,误判的深度位置数量仅占整个导眼井数据的5.63%;③X井钻遇石灰岩段总长度约125 m,判识结果与实际结果相差5 m,误差为4%,Y井水平段全部钻遇煤岩,2口井的判识结果与实际岩屑分析结果相符合。结论认为,基于机械比能聚类分析的深层煤岩水平段岩性判识方法具有需求数据量小、计算过程简单、速度快的特点,可以满足深层煤岩钻井实时、快速钻遇地层岩性判识的需求,有助于煤岩气水平井段钻遇率的提高,对煤岩气规模效益开发具有重要现实意义。 展开更多
关键词 深部煤层(岩)气 机械比能 钻井工程 水平井 灰色理论 聚类分析 岩性判识
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深部煤及顶底板不同射孔位置条件下的压裂模拟——以鄂尔多斯盆地某气田8号深部煤层为例
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作者 熊冬 贺甲元 +3 位作者 马新仿 曲兆亮 郭天魁 马诗语 《煤炭学报》 CSCD 北大核心 2024年第12期4897-4914,共18页
鄂尔多斯8号深部煤层埋深超过2000 m,地质结构复杂,目标煤层的顶部与底部分别存在灰岩层与泥岩层,现场采用水平井压裂作为8号深部煤层气的开发手段。为明确8号深部煤及顶底板不同射孔位置条件下的水力裂缝扩展路径规律,综合考虑储层地... 鄂尔多斯8号深部煤层埋深超过2000 m,地质结构复杂,目标煤层的顶部与底部分别存在灰岩层与泥岩层,现场采用水平井压裂作为8号深部煤层气的开发手段。为明确8号深部煤及顶底板不同射孔位置条件下的水力裂缝扩展路径规律,综合考虑储层地质结构、井眼轨迹以及储层岩石力学特性,形成了深部煤层水力压裂有限元模拟实现流程。首先,加工了井下实际岩心试样,基于三轴压缩试验明确了岩石力学特性,并利用CT扫描表征了基质孔隙与裂隙结构特征;然后,采用带孔隙压力节点的黏聚力模型等效表征了深部煤层中的弱面与孔裂隙对流体渗流的影响,并建立了考虑渗流−应力−损伤耦合的深部煤层水力压裂三维有限元模型,并基于现场压裂测试施工工艺进行了有限元模型的参数反演与验证;最终,进行了深部煤及顶底板不同射孔位置条件下的压裂测试模拟计算。结果表明:与顶底板岩石相比,煤岩弹性模量低、泊松比高、孔裂隙发育;煤层中射孔时水力裂缝被完全限制在煤层中扩展,水力裂缝难以穿过煤层与顶底板界面进入灰岩层与泥岩层中,水力裂缝在达到峰值排量前完全闭合;灰岩层中射孔时水力裂缝穿过灰岩层与煤层界面,进入煤层中扩展,煤层中的水力裂缝长度大于灰岩层中的水力裂缝长度;泥岩层中射孔时水力裂缝穿过泥岩层与煤层界面,进入煤层中扩展,泥岩层与煤层中水力裂缝长度均得到了扩展;顶板灰岩层与底板泥岩层中射孔时的起裂压力大于煤层中射孔时的起裂压力;由于大量压裂液在煤层中滤失,在顶板灰岩层与底板泥岩层中射孔时,煤层中的水力裂缝最先发生闭合。研究成果可以为深部煤层的水力裂缝扩展建模提供思路,并指导深部煤层气的高效开发。 展开更多
关键词 深部煤层 CT扫描 孔裂隙结构 压裂测试 射孔位置 有限元 渗流−应力−损伤耦合
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车用多层平板材料吸隔声特性的测试与计算分析 被引量:9
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作者 上官文斌 熊冬 +2 位作者 谢新星 杨杉苗 张曲 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2018年第1期241-247,264,共8页
开展了双层棉毡、ABA(absorber-barrier-absorber)和dissipative三种多层平板材料的吸隔声的测试与计算分析工作。首先利用Alpha cabin吸声系数测试设备,测试了三种多层平板材料吸声系数,在混响室-全消室中测试了三种多层平板材料隔声... 开展了双层棉毡、ABA(absorber-barrier-absorber)和dissipative三种多层平板材料的吸隔声的测试与计算分析工作。首先利用Alpha cabin吸声系数测试设备,测试了三种多层平板材料吸声系数,在混响室-全消室中测试了三种多层平板材料隔声量。为了计算得到多层平板材料吸隔声特性,测试了单层材料的吸声系数、流阻率和孔隙率。利用软件计算材料吸隔声,计算得到了三种多层平板材料的吸声与隔声特性,并与测试结果进行了对比分析。分析结果表明,隔声量计算结果与实验数据吻合较好,文中分析了吸声系数的计算值与实测值误差的原因。 展开更多
关键词 多层平板材料 ABA结构 dissipative结构 吸隔声测试 吸隔声计算
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考虑页岩层理剪切滑移的水力裂缝几何参数计算方法 被引量:1
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作者 杨焕强 刘杨 +1 位作者 张晴晴 熊冬 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第2期461-472,共12页
针对现有页岩气体积压裂层理裂缝扩展模型及其计算方法研究的不足,基于三点弯曲试验,结合数字图像法获取了页岩层理关键力学参数;利用弹性力学理论和线弹簧模型建立了页岩气体积压裂层理裂缝扩展拟三维数学模型,并得到了试验验证;开发... 针对现有页岩气体积压裂层理裂缝扩展模型及其计算方法研究的不足,基于三点弯曲试验,结合数字图像法获取了页岩层理关键力学参数;利用弹性力学理论和线弹簧模型建立了页岩气体积压裂层理裂缝扩展拟三维数学模型,并得到了试验验证;开发了裂缝几何参数计算程序,计算分析了层理参数与压裂施工参数对水力裂缝扩展的影响规律。结果表明:当层理刚度小于10 GPa/m及大于30 GPa/m时,剪切滑移量达到极大值及极小值,且基本保持不变,当层理刚度在10~30 GPa/m之间时,层理刚度与剪切滑移量呈线性负相关关系;当层理密度为5~7条时,主裂缝会沟通更多的层理;当层理强度为5~8 MPa时,水力裂缝易穿层扩展,且能使层理产生剪切滑移,从而生成复杂裂缝;当压裂液排量和压裂液黏度分别在9~12 m^(3)/min和2.5~5m Pa·s范围内时,水力裂缝易穿层扩展,最终形成十字型裂缝,有助于复杂裂缝的形成。该研究对认识页岩层理力学性能及其对层理裂缝扩展规律的影响有一定的指导意义。 展开更多
关键词 页岩层理 体积压裂 三点弯曲 拟三维模型 剪切滑移
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水平井水力压裂裂缝扩展影响因素研究 被引量:2
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作者 杨科峰 孙挺 +3 位作者 熊冬 张方方 孙成功 张毅 《石化技术》 CAS 2019年第7期82-84,57,共4页
本文采用大型有限元分析软件建立了水力压裂模型,通过模拟压裂过程,得到裂缝宽度与缝高方向路径关系曲线。为研究实际水力裂缝扩展过程中储层内地应力差异、施工排量和压裂顺序等因素对裂缝扩展规律的影响,本文采用控制变量法对这些因... 本文采用大型有限元分析软件建立了水力压裂模型,通过模拟压裂过程,得到裂缝宽度与缝高方向路径关系曲线。为研究实际水力裂缝扩展过程中储层内地应力差异、施工排量和压裂顺序等因素对裂缝扩展规律的影响,本文采用控制变量法对这些因素的影响进行了分析。 展开更多
关键词 裂缝扩展 压裂顺序 地应力 施工排量
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