CO 2 /水孔流作用下砂巖真三軸應變分形特征探究
發(fā)布時間：2021-10-11 04:43
在巖土工程領域,水、CO2等流體對人類生產活動的影響不容忽視。由于水在自然界中普遍存在,以往的相關研究中多以孔隙水作為主要研究對象。近年來,由于CO2驅油以及CO2地質封存技術在工業(yè)上的應用,CO2對儲層巖石力學性質的影響也成為熱點研究問題。巖土材料是一種非均質、非連續(xù)和各向異性的材料,其力學行為表現(xiàn)出隨機性,傳統(tǒng)的研究方法對于這種非線性系統(tǒng)具有一定的局限性。分形理論作為一種新理論,發(fā)展至今已經被廣泛應用于多個學科領域。分形符合復雜系統(tǒng)的真實屬性與狀態(tài)特征,能夠定量地描述現(xiàn)實世界中不規(guī)則、復雜的事物或現(xiàn)象,為解決巖土力學問題提供了新思路。針對以上需求背景,本文為研究有效圍壓與孔流兩種因素對巖石破壞的影響,對砂巖開展了真三軸壓縮試驗,研究了砂巖在不同圍壓與孔流下的力學特性與破壞特征,基于分形理論對試驗結果進行分析,探究了不同孔流下巖石受壓破裂過程中的應變分形規(guī)律,并分析了有效圍壓對分形特征的影響。本文主要的研究工作與結論如下:（1）開展了CO2/水孔流作用下砂巖真三軸壓縮試驗。分...
【文章來源】：武漢理工大學湖北省 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：73 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
技術路線圖
22圖 3-1 巖石真三軸試驗系統(tǒng)示意圖硬巖高壓伺服真三軸試驗系統(tǒng)由中科院武漢巖土所自行研制，于 2009 年設計，并于 2011 年加工完成。本系統(tǒng)由軸一加載裝置（沿試件高度方向）、軸二加載裝置（垂直試件高度方向）、壓力室、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)以及伺服控制系統(tǒng)等部分組成，壓力室可以外接計量泵。壓力室中主要包括可升降的底座、注流管和傳感器接口，在軸一、軸二加載高度位置，具有可活動的軸裝置，可以配合底座對試樣進行定位，防止試樣安裝出現(xiàn)偏心問題，在試樣加載時則與軸一、軸二加載裝置一起對試樣施加應力。壓力室可移動，通過兩條互相垂直的滑動軌道實現(xiàn)。向壓力室中充油對巖石試樣施加圍壓，在軸一、軸二方向上分別施加應力，配合伺服控制系統(tǒng)，可以使試樣在三個應力方向獨立加載，巖石處于真三軸應力狀態(tài)。本系統(tǒng)用于測試巖石在三向應力狀態(tài)下受壓破壞的力學行為，伺服控制模式有位移控制模式和力控制模式兩種。系統(tǒng)裝置實物圖如圖 3-2 所示。
圖 3-2 硬巖高壓伺服真三軸試驗系統(tǒng)100DX 計量泵可以精確控制流體的壓力、流量等瞬態(tài)參數(shù)工作模式，恒壓模式用于控制孔流的壓力，而恒流模式則試驗中兩種模式可以切換進行。計量泵通過外部注流管與部，壓力室自身的注流管與試樣軸二方向加載墊板上的外部→計量泵→壓力室→試樣的注流過程。方案及試驗流程方案究不同圍壓與孔流作用下砂巖破壞的應力應變分形特征砂巖損傷破壞之間的相關聯(lián)系，本文開展了干燥、飽和水砂巖的真三軸壓縮試驗。試驗設備采用硬巖高壓伺服真SCO 100DX 計量泵控制孔流壓力，通過 LVDT 位移傳感
【參考文獻】：
期刊論文
[1]單相流體對砂巖強度特性的影響[J]. 李凱達,胡少斌,李小春,伍鍵,樊清怡,伍海清. 巖土力學. 2018(05)
[2]砂巖基于滲流作用下聲發(fā)射的損傷分形特征研究[J]. 劉東,田廣明,石巖. 工程勘察. 2017(04)
[3]CO2–水兩相條件下砂巖致裂特征與有效應力模型的試驗研究[J]. 劉明澤,白冰,李小春,高帥,王磊,伍海清. 巖石力學與工程學報. 2016(02)
[4]超臨界CO2對疏松砂巖儲層物性影響的實驗研究[J]. 周琳淞,杜建芬,郭平,汪周華. 油田化學. 2015(02)
[5]不同巖石破裂全過程的聲發(fā)射序列分形特征試驗研究[J]. 吳賢振,劉祥鑫,梁正召,游勛,余敏. 巖土力學. 2012(12)
[6]巖石應力應變全過程的聲發(fā)射及分形與混沌特征[J]. 姜永東,鮮學福,尹光志,李曉紅. 巖土力學. 2010(08)
[7]二氧化碳埋存對地層巖石影響的室內研究[J]. 趙仁保,孫海濤,吳亞生,趙傳峰,岳湘安. 中國科學:技術科學. 2010(04)
[8]巖石破壞聲發(fā)射平靜期及其分形特征研究[J]. 尹賢剛,李庶林,唐海燕,裴建良. 巖石力學與工程學報. 2009(S2)
[9]世界封存CO2驅油的現(xiàn)狀與前景[J]. 錢伯章,朱建芳. 能源環(huán)境保護. 2008(01)
[10]分形理論在巖土工程中的應用[J]. 胡海浪,方濤,李孝平,王小虎. 采礦技術. 2006(04)
碩士論文
[1]壓縮荷載作用下砂巖損傷演化及聲發(fā)射特性研究[D]. 何順友.西華大學 2010
本文編號：3429806
【文章來源】：武漢理工大學湖北省 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：73 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
技術路線圖
22圖 3-1 巖石真三軸試驗系統(tǒng)示意圖硬巖高壓伺服真三軸試驗系統(tǒng)由中科院武漢巖土所自行研制，于 2009 年設計，并于 2011 年加工完成。本系統(tǒng)由軸一加載裝置（沿試件高度方向）、軸二加載裝置（垂直試件高度方向）、壓力室、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)以及伺服控制系統(tǒng)等部分組成，壓力室可以外接計量泵。壓力室中主要包括可升降的底座、注流管和傳感器接口，在軸一、軸二加載高度位置，具有可活動的軸裝置，可以配合底座對試樣進行定位，防止試樣安裝出現(xiàn)偏心問題，在試樣加載時則與軸一、軸二加載裝置一起對試樣施加應力。壓力室可移動，通過兩條互相垂直的滑動軌道實現(xiàn)。向壓力室中充油對巖石試樣施加圍壓，在軸一、軸二方向上分別施加應力，配合伺服控制系統(tǒng)，可以使試樣在三個應力方向獨立加載，巖石處于真三軸應力狀態(tài)。本系統(tǒng)用于測試巖石在三向應力狀態(tài)下受壓破壞的力學行為，伺服控制模式有位移控制模式和力控制模式兩種。系統(tǒng)裝置實物圖如圖 3-2 所示。
圖 3-2 硬巖高壓伺服真三軸試驗系統(tǒng)100DX 計量泵可以精確控制流體的壓力、流量等瞬態(tài)參數(shù)工作模式，恒壓模式用于控制孔流的壓力，而恒流模式則試驗中兩種模式可以切換進行。計量泵通過外部注流管與部，壓力室自身的注流管與試樣軸二方向加載墊板上的外部→計量泵→壓力室→試樣的注流過程。方案及試驗流程方案究不同圍壓與孔流作用下砂巖破壞的應力應變分形特征砂巖損傷破壞之間的相關聯(lián)系，本文開展了干燥、飽和水砂巖的真三軸壓縮試驗。試驗設備采用硬巖高壓伺服真SCO 100DX 計量泵控制孔流壓力，通過 LVDT 位移傳感
【參考文獻】：
期刊論文
[1]單相流體對砂巖強度特性的影響[J]. 李凱達,胡少斌,李小春,伍鍵,樊清怡,伍海清. 巖土力學. 2018(05)
[2]砂巖基于滲流作用下聲發(fā)射的損傷分形特征研究[J]. 劉東,田廣明,石巖. 工程勘察. 2017(04)
[3]CO2–水兩相條件下砂巖致裂特征與有效應力模型的試驗研究[J]. 劉明澤,白冰,李小春,高帥,王磊,伍海清. 巖石力學與工程學報. 2016(02)
[4]超臨界CO2對疏松砂巖儲層物性影響的實驗研究[J]. 周琳淞,杜建芬,郭平,汪周華. 油田化學. 2015(02)
[5]不同巖石破裂全過程的聲發(fā)射序列分形特征試驗研究[J]. 吳賢振,劉祥鑫,梁正召,游勛,余敏. 巖土力學. 2012(12)
[6]巖石應力應變全過程的聲發(fā)射及分形與混沌特征[J]. 姜永東,鮮學福,尹光志,李曉紅. 巖土力學. 2010(08)
[7]二氧化碳埋存對地層巖石影響的室內研究[J]. 趙仁保,孫海濤,吳亞生,趙傳峰,岳湘安. 中國科學:技術科學. 2010(04)
[8]巖石破壞聲發(fā)射平靜期及其分形特征研究[J]. 尹賢剛,李庶林,唐海燕,裴建良. 巖石力學與工程學報. 2009(S2)
[9]世界封存CO2驅油的現(xiàn)狀與前景[J]. 錢伯章,朱建芳. 能源環(huán)境保護. 2008(01)
[10]分形理論在巖土工程中的應用[J]. 胡海浪,方濤,李孝平,王小虎. 采礦技術. 2006(04)
碩士論文
[1]壓縮荷載作用下砂巖損傷演化及聲發(fā)射特性研究[D]. 何順友.西華大學 2010
本文編號：3429806
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