非常规油气复杂裂缝网络动态扩展模拟及其对井筒完整性分析的定量影响

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51875579
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0504.机械结构强度学
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

The wellbore integrity assessment is rather challenging due to the complex fracture network system in the reservoir caused by the volume fracturing technique used in unconventional oil and gas production. This project proposes an approach using the "L system theory" and "fractal recursive algorithm” in the plant morphological structure evolution in the formation of complex fracture morphology, and put forward a simulation method for complex fracture network caused by volume fracturing formation and its dynamic growth. This study introduces the complex fracture network and fracturing operation into the "casing and cement ring - formation" analysis system, and establishes model for the stress field in the surrounding of the borehole under the influences of the complex fracture network. Using this model, fracturing damage response analysis can be carried out for the casing-cement ring with complex perforating defects and damaged under the coupled action of temperature and stress. With the test method, mechanics performance change of perforating holes on casing material can be quantitative studied. Based on analysis of different cement loop damage from hole casing constraint conditions, the whole hole casing physical mechanics calculation model can be built, casing cement ring stress-strain calculation expression can then be derived. The dynamic extension in the form of complex fracture network simulation method proposed in this project is promising to solve the unconventional oil and gas Wells reservoir exploitation of ground stress, and can be used as a reference in a variety of complex shape and structure analysis.
针对非常规油气开采体积压裂增产技术产生的储层复杂裂缝网络系统,在井筒完整性评估上带来的一系列急需解决的技术难题,项目将研究植物形态进化构造的“L系统理论”和“分形递归算法”用于复杂裂缝形态生成,从而提出一种体积压裂引起的复杂裂缝网络形成及动态扩展模拟方法。研究将压裂作业和复杂裂缝网络引入“套管-水泥环-地层”分析系统,建立复杂裂缝网络影响下的井筒周围地应力场求解模型,对含复杂射孔缺陷和破损形态的套管-水泥环进行温度、压力耦合作用下的损伤响应分析。借助试验手段研究聚能射孔对套管材料力学性能的定量改变程度,并依据水泥环破损形态分析不同井段套管约束情况,建立全井段套管物理力学计算模型,推导出套管应力应变计算表达式。项目研究提出的复杂裂缝网络形态的动态扩展模拟方法,不仅限于对非常规油气井储层开采地应力的求解,还可以在各种涉及复杂形态结构分析的领域中为数学分析模型的建立提供研究思路和技术参考。

结项摘要

项目研究针对体积压裂增产技术产生的储层裂缝网络系统,在井筒完整性评估上带来的一系列技术问题展开研究。首先,通过对压裂储层进行岩样取芯,获取目标层段的自然节理分形维数,借鉴蒙特卡罗方法和粘性带模型,建立同源应力干涉下的储层压裂应力场,利用MATLAB-PYTHON-FEM平台的交互开发环境,对分段压裂影响下的裂缝动态扩展进行求解,分析天然裂缝复杂程度、压裂液排量、地应力不均匀系数、分段压裂间距等参数对裂缝网络扩展的影响规律。其次,将压裂作业引起的井筒周围地应力场的非均匀性引入“套管-水泥环-地层”分析系统,计算分析地应力不均匀系数、水泥环卸载能力大小、多裂缝间应力干扰下的压裂层段套管力学性能。再次,重点对高内压引起的射孔段套管开裂行为、含不同射孔孔眼形状(圆形、椭圆形、五边形、六边形)和孔边裂纹的射孔段套管力学性能影响,进行了有限元数值模拟和解析公式推导研究。最后,将推导得出的公式与非API套管接头相关力学行为的研究结果相结合,通过Visual Basic编写了井下套管易损部位的安全性能分析软件。

项目成果

期刊论文数量(10)
专著数量(1)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Efficient preparation of Ni-Fe-SiC pipeline internal surface coating by active/inert metal combined anode jet electrodeposition
活性/惰性金属组合阳极喷射电沉积高效制备Ni-Fe-SiC管道内表面涂层
  • DOI:
    10.1016/j.jmapro.2023.01.063
  • 发表时间:
    2023-03
  • 期刊:
    Journal of Manufacturing Processes
  • 影响因子:
    6.2
  • 作者:
    Hui Jin;Renjie Ji;Hao Sun;Shuo Liu;Tiancong Dong;Lixin Wang;Lilong Zhao;Chi Ma;Yonghong Liu;Baoping Cai;Zhiqian Xu;Weihai Cheng
  • 通讯作者:
    Weihai Cheng
A study on the influence of double ellipsoidal pitting corrosion on the collapsing strength of the casing
双椭球点蚀对套管抗挤强度影响研究
  • DOI:
    10.1016/j.engfailanal.2019.02.020
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Engineering Failure Analysis
  • 影响因子:
    4
  • 作者:
    Yifei Yan;Bing Shao;Xiang Zhou;Shengli Song;Xiaoqi Zhou;Xiangzhen Yan
  • 通讯作者:
    Xiangzhen Yan
A study on non-spherical cuttings transport in CBM well drilling by coupled CFD-DEM
CFD-DEM耦合煤层气钻井非球形岩屑运移研究
  • DOI:
    10.1080/19942060.2019.1615553
  • 发表时间:
    2019-01
  • 期刊:
    Engineering Applications of Computational Fluid Mechanics
  • 影响因子:
    6.1
  • 作者:
    Bing Shao;Yifei Yan;Xiangzhen Yan;Zhiqian Xu
  • 通讯作者:
    Zhiqian Xu
Effect of water in oil emulsion on the surface quality of Inconel 718 alloy during coupling electrical pulse and ultrasonic treatment
电脉冲与超声耦合处理时油包水乳液对Inconel 718合金表面质量的影响
  • DOI:
    10.1016/j.surfcoat.2022.128355
  • 发表时间:
    2022-03
  • 期刊:
    Surface & Coatings Technology
  • 影响因子:
    5.4
  • 作者:
    Baokun Wang;Renjie Ji;Zheng Gong;Qingyang Zhao;Yonghong Liu;Hui Jin;Lixin Wang;Zhiqian Xu;Baoping Cai;Jianmin Ma
  • 通讯作者:
    Jianmin Ma
基于断裂力学的射孔套管孔边开裂行为分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    压力容器
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    许志倩;梁云浩;闫怡飞;王贝贝
  • 通讯作者:
    王贝贝

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其他文献

span style=color:#4C634F;background-color:#FFFFFF;凸集模型非概率可靠性在储气库不活动断层滑移评估中的应用/span
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    于本福;闫相祯;杨恒林;许志倩;杨秀娟;冯耀荣
  • 通讯作者:
    冯耀荣
CO_2腐蚀对套管强度动态影响分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    机械工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    许志倩;闫相祯;杨秀娟
  • 通讯作者:
    杨秀娟
非API套管接头主密封结构气密性能试验分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    压力容器
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    许志倩;闫相祯;杨秀娟;殷晓康;王明达
  • 通讯作者:
    王明达
span style=color:#4C634F;background-color:#FFFFFF;微观泄漏机理在非API套管接头密封性能评估中的应用/span
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    石油学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    许志倩;闫相祯;杨秀娟;殷晓康;王明达;郑晓云
  • 通讯作者:
    郑晓云
随机抽样在粗糙表面接触力学行为分析中的应用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    西安交通大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    许志倩;闫相祯;杨秀娟;秦志坚;丁文超
  • 通讯作者:
    丁文超

其他文献

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许志倩的其他基金

微观泄漏机理在非API石油管接头密封性能评估中的应用研究
  • 批准号:
    51105381
  • 批准年份:
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  • 资助金额:
    25.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似国自然基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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