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频率的物理符号是什么?

来源:www.dbkyw.com   时间:2023-03-02 21:46   点击:179  编辑:admin   手机版

一、频率的物理符号是什么?

英文释义:frequency

对频率的定义

单位时间内完成振动的次数,是描述振动物体往复运动频繁程度的量,常用符号f或v表示,单位为秒-1。为了纪念德国物理学家赫兹的贡献,人们把频率的单位命名为赫兹,简称“赫”。每个物体都有由它本身性质决定的与振幅无关的频率,叫做固有频率。频率概念不仅在力学、声学中应用,在电磁学和无线电技术中也常用。交变电流在单位时间内完成周期性变化的次数,叫做电流的频率。

[编辑本段]物理学上的:

物质在1秒内完成周期性变化的次数叫做频率,常用f表示。

物理中频率的单位是赫兹(Hz),简称赫,也常用千赫(kHz)或兆赫(MHz)或GHz做单位。1kHz=1000Hz,1MHz=1000000Hz 1GHz=1000MHz。频率f是周期T的倒数,即f =1/T,波速=波长*频率。而像中国使用的电是一种正弦交流电,其频率是50Hz,也就是它一秒钟内做了50次周期性变化。

二、什么是空投?主要空投什么?

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三、会弹钢琴是什么感觉

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四、演奏《纳西古乐》的乐器是什么?

《纳西古乐》和白沙细乐、洞经古乐构成丽江的三大活化石。 纳西古乐有着一套严格的传承方式,演奏者多为年老艺人,乐器也很古老。他们遵循以师带徒或父带子的方式,使古乐代代相传,并用工尺谱为媒介以口传心授的方法传教。师傅口唱工尺谱,一曲曲一句句地教,徒弟一曲曲、一句句地背。边背工尺谱边学习演奏一件乐器,然后逐渐实践,边学边奏,直至逐曲熟练。正是由于这种严格的传承方式,纳西古乐才得以流存至今。 纳西古乐会集古老乐曲、古老乐器和高寿艺人为一体,被誉为稀世“三宝”。古乐会演奏的乐曲历史悠久,古朴典雅,最早可追溯至唐代。而古乐会的成员中,有半数以上是年逾花甲的老艺人。乐队所用的古乐器有苏古笃、曲项琵琶、双簧竹管乐器波伯(芦管),还有竹笛、大提胡、中胡、小叫胡、三弦、五音云锣、中锣、小镲、铙、大钹、锣、板鼓、提手、木鱼、磬等等。

五、井壁不稳定的原因分析

井壁不稳定的实质是力学不稳定。当井壁岩石所受的应力超过其本身的强度就会发生井壁不稳定。其原因十分复杂,就其主要原因可归纳为力学因素、物理化学因素和工程技术措施3个方面,但后两个因素最终均因影响井壁应力分布和井壁岩石的力学性能而造成井壁不稳定。

3.3.1 力学因素

3.3.1.1 原地应力状态

原地应力状态是指在发生工程扰动之前就已经存在于地层内部的应力状态,也简称为地应力。一般认为它的三个主应力分量是铅垂应力分量、最大水平主应力分量和最小水平主应力分量。

地应力的铅垂应力分量通常称为上覆岩层压力,主要由上部地层的重力产生的。国内外研究表明,水平地应力的大小受上覆岩层压力、地层岩性、埋藏深度、成岩历史、构造运动情况等诸多因素的影响。其中上覆岩层压力的泊松效应和构造应力是主要影响因素。

由于多次构造运动的结果,在岩石内部形成了十分复杂的构造应力场。根据地质力学的观点,构造应力大多以水平方向为主,设两个主构造应力分量分别为σh、σH。则总的水平主应力分量为上覆岩层压力泊松效应产生的压应力与构造应力之和。

若没有构造运动,水平地应力仅由上覆岩层压力的泊松效应引起,为均匀水平地应力状态。一般情况下存在构造运动,且两个水平主方向上构造应力的大小不等。因此,在一般情况下,地应力的三个主应力分量的大小是不相等的。由声发射法、差应变法等室内实验方法和应力释放法、水力压裂法等现场试验方法可以确定出地应力的大小和方向。

3.3.1.2 地层被钻开后所引起的井眼围岩应力状态的变化

地层被钻开之前,地下的岩石受到上覆压力、水平方向地应力和孔隙压力的作用,井壁处的应力状态即为原地应力状态,且处于平衡状态。孔隙压力指地下岩石孔隙内流体压力。在正常沉积环境中,地层处于正常的压实状态,孔隙压力保持为静液柱压力,即为正常地层压力,压力系数为1.0。在异常的压实环境中,当孔隙压力大于正常地层压力时称为异常高压地层,压力系数大于1.0。

当井眼被钻开后,地应力被释放,井内钻井液作用于井壁的压力取代了所钻岩层原先对井壁岩石的支撑,破坏了地层和原有应力的平衡,引起井壁周围应力的重新分布。

进一步的研究表明,井眼围岩的应力水平与井眼液柱压力有关。若钻井液密度降低,井眼围岩差应力(径向应力减小,切向应力增大)水平就升高。当应力超过岩石的抗剪强度时,就要发生剪切破坏(对于脆性地层就会发生坍塌,井径扩大;而对于塑性地层,则发生塑性变形,造成缩径)。相反地,当钻井液密度升至一定值后,井壁处的切向应力就会变成拉应力,当拉伸应力大于岩石的抗拉强度时,就要发生拉伸破坏(表现为井漏)。

3.3.1.3 造成井壁力学不稳定的原因

钻井过程中保持井壁处于力学稳定的必要条件是钻井液液柱压力必须大于地层坍塌压力,且钻井液的实际当量密度低于与地层破裂压力对应的当量钻井液密度。坍塌压力是指井壁发生剪切破坏的临界井眼压力,此时的钻井液密度称为坍塌压力的当量钻井液密度。钻井过程中井壁出现力学不稳定而造成井塌的主要原因可归纳为以下几个方面。

(1)钻进坍塌地层时钻井液密度低于地层坍塌压力的当量钻井液密度

井壁不稳定包括缩径与井壁坍塌,其实质是力学问题。孔隙压力异常不仅发生在储层中,而且在我国大量所钻遇的泥页岩地层中也较普遍地存在。在地应力作用地区,非均质的地应力对井壁稳定会产生很大的影响。长期以来,地质部门设计钻井液密度均依据所钻遇油气水层时的压力系数,而未考虑易坍塌地层可能存在异常孔隙压力与地应力,以及所造成的高地层坍塌压力对井壁稳定的影响。在实际钻井过程中,同一裸眼井段部分地层的坍塌压力往往大于油气水层的孔隙压力。因此,依据地质设计所确定的钻井液密度在高坍塌压力地层钻进时,井筒中钻井液液柱压力就不足以平衡地层坍塌压力(对盐膏层和含盐膏泥岩则为发生塑性变形的压力),就会造成所钻地层处于力学不稳定状态,引起井壁坍塌。

(2)起钻时的抽吸作用造成作用于井壁的钻井液压力低于地层坍塌压力

在起钻过程中,由于未及时灌注钻井液、钻井液塑性黏度和动切力过高以及起钻速度过快等均会产生高的抽吸压力。这种抽吸作用使钻井液作用于井壁的压力下降,当其低于地层坍塌压力时就会发生井塌。此外,在裸眼井段,如果所钻的上部地层中存在大段含蒙脱石或伊蒙无序间层的泥岩,而在钻进下部地层时,如钻头在井下工作时间过长(超过两天以上)又没有起下钻,则含蒙脱石或伊蒙无序间层的泥岩就会吸水膨胀而造成井径缩小,起钻至此井段则发生“拔活塞”,环空灌不进钻井液,从而产生很大的抽吸压力并形成负压差,严重时便会抽塌下部地层。例如吉林油田乾安构造在钻探初期,绝大部分井均由于上部嫩3、4、5层段泥岩缩径(井径平均缩小6%~8%),起钻时发生严重抽吸,从而抽塌下部嫩2、1等层段的泥岩层,平均井径扩大率高达32%~84%,处理井塌时间长达半个多月。

(3)井喷或井漏导致井筒中液柱压力低于地层坍塌压力

钻井过程中如发生井喷或井漏,均会造成井筒中液柱压力下降。当此压力小于地层坍塌压力时,就会出现井塌。

(4)钻井液密度过低不能控制岩盐层、含盐膏软泥岩和高含水软泥岩的塑性变形

当岩盐层、含盐膏软泥岩和高含水的软泥岩等地层被钻开后,如所使用的钻井液密度过低,就会发生塑性变形。由于上述地层均是具有塑性特点的地层,当其埋藏较深而被钻穿后,它们的高度延展性能几乎可以传递上覆地层的全部覆盖负荷的重量。若当时的钻井液液柱压力不足以控制住这种作用时,就会引起塑性变形,使井径缩小,这就是上述岩层所具有的蠕变特性。所谓蠕变是指材料在恒应力状态下应变随时间延长而增加的现象。通常岩石的弹性变形也会引起缩径,但弹性变形的时间较短,且变形量小。岩盐在深部高温高压作用下,由于具有蠕变特性,即使井壁上的应力仍处于弹性范围,也会导致井眼随时间而逐渐缩小。根据国内外对岩盐蠕变的研究,可将其分为以下3个阶段(图3.5):

图3.5 岩石的广义蠕变曲线

1)初始蠕变(又称过渡蠕变)。此阶段在应变时间曲线上,岩石初始蠕变速率很高,随后速率变缓,其原因是应变硬化速度大于材料中晶粒的位错运动速度。

2)次级蠕变(又称稳态蠕变)。此阶段硬化速度和位错速度达到平衡。对于岩盐层,井眼的收缩是最重要的蠕变阶段。

3)第三阶段蠕变(又称不稳定蠕变)。当应力足够大时,会在晶粒界面及矿物颗粒界面发生滑动,这一变形的结果使蠕变曲线向较大变形的一侧反弯,进入不稳定状态,最后使晶界松散、脱落,导致材料的破裂。

一般认为,岩盐层的塑性变形在低温状态是以晶层滑动为主,而在高温下则在滑动面出现多边形结构和再结晶。由于岩盐层的塑性变形(蠕变)引起井眼缩径,常导致起下钻遇阻卡、卡钻。例如中原油田文-218井使用密度为1.79g/cm3钻井液,钻进岩盐层至3912m时,从电测得知在3856~3899m井段井径缩小18%~23%(比钻头直径小40~50mm)。继续电测时又发生遇阻,下钻划眼至3912m,后上提遇卡。又如南疆库喀-1井在电测时曾多次在2735~2732m遇阻,经反复划眼后测得井径仅为135mm(钻头直径为215mm)。因此,岩盐层的蠕变或塑性变形是钻进该类地层时造成井下复杂情况的一个重要原因。

此外,盐膏层中的泥岩即使在上覆盖层压力与井温作用下,黏土表面所吸附的四层水会逐渐被挤出成为孔隙水。由于泥岩表面吸附水的密度可高达1.40~1.70g/cm3,故当这些层间水变为孔隙水时,体积增大40%~70%。若泥岩被盐层所封闭,而盐层不具备渗透性能,水无处可排,因而会导致在两个盐层之间的泥岩孔隙中形成异常压力带。钻开此类地层时,如果钻井液液柱压力低于此类泥岩发生塑性变形的压力,泥岩就会缩径,导致井下复杂情况。由于此类泥岩含盐,盐在高温高压下所发生的塑性变形亦会对含盐泥岩带来影响。因此,盐膏层塑性变形不仅发生在岩盐中,而且还会发生在含盐泥岩中。

(5)钻井液密度过高

钻井过程中,如所采用的钻井液密度过高,大大超过地层孔隙压力,就会对井壁形成较大的压差,从而会有更多的钻井液滤液进入地层,加剧地层中黏土矿物水化,引起地层孔隙压力增加及围岩强度降低,最终导致地层坍塌压力增大。当坍塌压力的当量密度超过钻井液密度,井壁就会发生力学不稳定,造成井塌。特别是在钻入高破碎性地层时,如所使用的钻井液密度合适,则围绕井壁的应力集中,闭合了所有的径向接合面,因此封闭了井壁,钻井液不能进入到裂隙网内;但如果钻井液密度增高并超过了临界值,径向接合面逐渐由闭合状态变为开启状态,与此同时切向接合面闭合。此时由于钻井液进入,引起地层孔隙压力增高,一部分裂隙网变得易被钻井液侵入,相应的结合面被增压,单元变得松散,这样岩石就容易受到钻井液和井底钻具组合的冲击而坍塌。由上述原因所引起的井壁不稳定大多发生在深部地层,与岩性关系不大。例如,柯深1井古近-新近系地层是砂泥岩互层,其5200~5750m井段的孔隙压力系数为1.50~1.60g/cm3,坍塌压力的压力系数为1.60~1.70g/cm3;5750~5900m井段的孔隙压力系数为1.15~1.35g/cm3,坍塌压力的压力系数为1.40~1.60g/cm3。该井田244mm技术套管下至5025.08m。四开钻进时,由于误判5009m出现的高压盐水层(压力系数为1.89g/cm3)没有封死,为了对付地质预告5600m的高压气层,采用密度为1.95~2.02g/cm3的钻井液钻进。钻至5441m时,钻进过程出现大的塌块,下钻遇阻划眼,返出大的塌块。从此之后每次下钻均遇阻划眼,划眼井段均为新钻井眼。当钻至5829m时,发生压差卡钻。解卡后,为了防止再卡钻,降低钻井液密度至1.75~1.80g/cm3,并增加钻井液中高软化点低磺化度磺化沥青、氯化钾、SMP和硅酸钾的加量,以提高钻井液封堵与抑制能力,井塌缓解。

3.3.2 物理化学因素

3.3.2.1 地层的岩性

井壁不稳定可以发生在各种岩性的地层中。一般来讲,岩石均由非黏土矿物(如石英、长石、方解石、白云石、黄铁矿等)、晶态黏土矿物(如蒙脱石、伊利石、伊蒙间层、绿泥石、绿蒙间层、高岭石等)和非晶态黏土矿物(如蛋白石等)所组成,但不同岩性地层所含的矿物类型和含量不完全相同。对井壁稳定性产生影响的主要组分是地层中所含的黏土矿物。

3.3.2.2 钻井液滤液对地层的侵入

当地层被钻开后,在井筒中钻井液与地层孔隙流体之间的压差、化学势差(取决于钻井液与地层流体之间的活度差和地层的半透膜效率)和地层毛细管力(取决于岩石的表面性质)的驱动下,钻井液滤液进入井壁地层,引起地层中黏土矿物水化膨胀,导致井壁不稳定。

通过大量室内试验,目前已证实在使用水基钻井液时,低渗透泥页岩表面的确存在着非理想的半透膜,但其膜效率低于1。其值高低取决于钻井液的组成、地层的渗透率和孔喉尺寸,并随钻井液与岩石接触时间增长而降低。盐水的膜效率仅为1%~10%,聚合醇类水基钻井液具有较高的膜效率,地层中的黏土矿物与水接触发生水化膨胀是由两种水化所造成,即表面水化和渗透水化。

(1)影响水化的因素

影响地层水化作用的主要因素有以下方面:

1)地层中黏土矿物及其可交换阳离子的类型和含量。由于蒙脱石、伊利石、高岭石、绿泥石各种黏土矿物的组构特征不同,其可交换阳离子组成亦各不相同,因而其水化膨胀程度差别很大。如蒙脱石的阳离子交换容量高,易水化膨胀,分散度也较高;而高岭石、绿泥石、伊利石都属于低膨胀型黏土矿物,不易水化膨胀。同种黏土矿物,当其交换性阳离子不同时,水化膨胀特性也不相同,如钠土的膨胀比钙土、钾土大得多。各种黏土矿物膨胀能力的顺序如下:蒙脱石>伊蒙间层矿物>伊利石>高岭石>绿泥石。

由此看来,地层的水化作用强弱主要取决于地层中所含黏土矿物及其可交换阳离子的类型及含量。此外,由于地层中非晶态黏土矿物的类型及含量会影响阳离子交换容量的大小,因此它们对地层水化作用亦有较大的影响。

2)地层中所含无机盐的类型及含量。如地层中含有石膏、氯化钠和芒硝等无机盐,则会促使地层发生吸水膨胀。当地层中含有无水石膏时,由于密度为2.9g/cm3的CaSO4能通过吸水转变为密度为2.3g/cm3的CaSO4・2H2O,其体积增加约26%,因而含膏泥岩的膨胀性与其中无水石膏含量有密切关系。

含氯化钠的泥岩的初始膨胀率较高,在5~7h达到最大值。随着盐的溶解,膨胀率反而下降。中原油田文203-12井3250m的含盐泥岩,2h的膨胀率为31%,但24h的膨胀率降为26%。用胜利油田红层中的含盐泥岩进行吸水试验,然后用淡水洗去泥岩中的盐再次吸水,其结果显示含盐泥岩的吸水量大大高于不含盐泥岩。

3)地层中层理裂隙发育程度。地层中存在着层理裂隙,部分微细裂缝在井下高有效应力作用下会发生闭合。但当与水接触时,水仍然会沿着这条裂缝进入地层深处,使井壁周围地层中的黏土矿物发生水化,因而井壁也容易坍塌。

4)温度和压力。流体进、出泥页岩是受泥页岩和流体的偏摩尔自由能之差来控制的,而偏摩尔自由能的大小与温度和压力有关。因此,温度和压力对泥页岩的水化膨胀会产生一定影响。随着温度升高,黏土的水化膨胀速率和膨胀量都明显增高。压力增高可抑制黏土水化膨胀。各种黏土矿物的膨胀率均随预负荷或井眼压力的增大而急剧下降。

5)时间。显然,黏土水化膨胀随地层中的黏土矿物与钻井液滤液接触时间的增长而加剧,这对于科学超深井取心钻探来说,减少起下钻的次数和时间对井壁稳定十分有利。

6)钻井液的组成与性能。钻井液中所含有机处理剂和可溶性盐的类别及含量、滤液的pH值等均会影响黏土的水化膨胀,这些影响对于科学超深井来说是至关重要的研究课题之一。

(2)地层水化膨胀对井壁稳定的影响

钻井过程中,钻井液与井壁地层之间的接触会产生非常复杂的物理化学作用。概括起来,钻井液对地层的影响主要表现在以下方面:

1)孔隙压力升高。钻井液滤液进入地层后,由于压力传递和滤液与地层黏土矿物之间通过水化作用产生水化应力,均会引起井壁地层孔隙压力的升高。

2)地层含水率升高。近井壁地带地层力学性质发生变化钻井液滤液进入地层后,会引起地层中含水量升高,从而导致地层的力学性质发生一系列的变化。如弹性模量随地层含水量的增大而急剧降低;泊松比值随地层含水量的增大而增加;地层的强度参数黏聚力和内摩擦角则随地层含水量的增大而下降。

综上所述,由于地层中所含的黏土矿物吸水发生水化膨胀,产生水化应力,改变了井筒周围地层的孔隙压力与应力分布,从而引起井壁岩石强度降低,地层坍塌压力发生变化。当井壁岩石所受到的周向应力超过岩石的屈服强度时,就会发生井壁不稳定。因此可以说,井壁不稳定是物理化学因素与力学因素共同作用所导致的结果。

3.3.3 钻井工程措施

钻井工程措施也对井壁稳定性产生影响。

(1)井内激动压力过大

钻井过程中,如果起下钻速度过快、钻井液静切力过大、开泵过猛、钻头泥包等原因,均可能发生强的抽吸作用,产生过高的抽吸压力,从而降低钻井液作用于井壁的压力,造成井塌。

(2)井内液柱压力大幅度降低

钻井过程中如果发生井喷、井漏或起钻没灌满钻井液均可能造成井内液柱压力大幅度下降,造成井壁岩石受力失去平衡而导致井塌。

(3)钻井液对井壁的冲蚀作用

如果钻井液环空返速过高,在环空形成紊流,则会对井壁产生强烈的冲蚀作用。此作用随环空返速增大而加剧。对于含大量蒙脱石或伊蒙无序间层且成岩程度低、胶结差的软泥岩,钻进过程中会因吸水膨胀而造成井径缩小,此时若提高环空返速,采用紊流钻进,及时冲刷掉缩径的岩石,使井径不至于小于钻头直径,可有效地防止缩径卡钻。但是,当钻进破碎性地层或层理裂隙发育的地层时,如果钻井液的环空返速过高导致形成紊流,则对井壁的冲刷力有可能超过被钻井液浸泡后的岩石强度,这时就会造成井壁坍塌。例如华北二连的阿南构造和吉林的乾安构造,均采用钾基聚合物和钾盐防塌钻井液钻进。在钻至易坍塌层段时,钻井液在环空处于层流时的平均井径扩大率小于10%;而处于紊流状态时,则由于井塌,井径扩大率高达30%以上。

(4)井身质量差

如井眼方位变化大,狗腿度过大,易造成应力集中,加剧井塌的发生。

(5)对井壁过于严重的机械碰击

钻进易塌地层时,如转速过高、起钻用转盘卸扣,由于钻具剧烈碰击井壁,从而加速井塌。

综上所述,在钻井过程中,如果影响井壁稳定性的一些工程措施不当,有可能降低钻井液作用在井壁上的压力和岩石强度,导致井壁不稳定。

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