隨著全球經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,各國對(duì)能源的需要急劇增加。常規(guī)能源由于開發(fā)技術(shù)的成熟,要想增加產(chǎn)量基本不太可能,并且在未來可能面臨枯竭的危險(xiǎn),各國紛紛尋求可代替常規(guī)能源的新能源。頁巖氣由于其儲(chǔ)量巨大備受關(guān)注。隨著美國頁巖氣成功開發(fā),其他國家陸續(xù)加入了對(duì)頁巖氣的研究中。我國頁巖氣的研究起步較晚,但是發(fā)展迅猛。借鑒于國外的水力壓裂技術(shù),也開發(fā)了大量頁巖氣資源。由于我國頁巖儲(chǔ)層和美國有顯著的差異。我國頁巖氣儲(chǔ)層普遍埋藏較深,在使用水力壓裂技術(shù)方面還存在很多問題:鉆井深度的增加導(dǎo)致施工的難度加大;天然裂縫的發(fā)育使得壓裂液濾失較大;儲(chǔ)層破壞壓力的變化,容易產(chǎn)生復(fù)雜裂紋等。為了從根本上改進(jìn)和完善水力壓裂技術(shù)在我國頁巖氣開采中的應(yīng)用,需要全面了解頁巖的力學(xué)特性,從本質(zhì)上認(rèn)識(shí)頁巖裂紋擴(kuò)展規(guī)律及破壞形式。本文主要從實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬兩方面對(duì)頁巖力學(xué)性能進(jìn)行研究。在實(shí)驗(yàn)中,研究了圍壓對(duì)頁巖力學(xué)性能的影響,并得到了基本的力學(xué)參數(shù);用Brittle cracking和Drucker-Prager模型對(duì)材料的力學(xué)行為進(jìn)行了數(shù)值模擬,研究了材料的失效形式,并將數(shù)值模擬的結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比,得到了以下結(jié)論:(1)對(duì)頁巖材...

【文章頁數(shù)】：58 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
中文摘要
英文摘要
1 緒論
    1.1 引言
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 國內(nèi)研究現(xiàn)狀
        1.2.2 國外研究現(xiàn)狀
    1.3 本文的研究目的和意義
        1.3.1 研究目的
        1.3.2 研究意義
    1.4 本文研究內(nèi)容與方法
        1.4.1 研究內(nèi)容
        1.4.2 研究方法
2 頁巖力學(xué)特性實(shí)驗(yàn)研究
    2.1 巖石材料的構(gòu)成以及物理性質(zhì)
        2.1.1 巖石材料的構(gòu)成
        2.1.2 巖石材料的基本物理性質(zhì)
    2.2 巖石材料的力學(xué)性能
        2.2.1 巖石材料的抗壓強(qiáng)度
        2.2.2 巖石材料的抗拉強(qiáng)度和抗剪強(qiáng)度
    2.3 巖石材料力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)研究
        2.3.1 RLW-2000M微機(jī)控制煤巖流變儀
        2.3.2 巖石樣本的采集
        2.3.3 巖石試件的制備
        2.3.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析
    2.4 本章小結(jié)
3 基于Brittle cracking模型的數(shù)值模擬
    3.1 有限單元法
        3.1.1 單元位移模式及插值函數(shù)
        3.1.2 單元應(yīng)變
        3.1.3 單元應(yīng)力
        3.1.4 單元?jiǎng)偠染仃?br>        3.1.5 整體剛度矩陣
        3.1.6 彈性力學(xué)問題有限元分析的執(zhí)行步驟
    3.2 Brittle cracking脆性開裂模型
    3.3 基于Brittle cracking模型的有限元建模
        3.3.1 建立二維平面應(yīng)變有限元模型及劃分網(wǎng)格
        3.3.2 計(jì)算結(jié)果及分析
        3.3.3 建立三維實(shí)體有限元模型及網(wǎng)格劃分
        3.3.4 計(jì)算結(jié)果及分析
    3.4 本章小結(jié)
4 基于Drucker-Prager模型的數(shù)值模擬
    4.1 Drucker-Prager模型
    4.2 基于Drucker-Prager模型的有限元建模
        4.2.1 建立有限元模型及劃分網(wǎng)格
        4.2.2 計(jì)算結(jié)果及分析
    4.3 本章小結(jié)
5 結(jié)論與展望
    5.1 結(jié)論
    5.2 展望
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄
    A.作者在攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文目錄



本文編號(hào)：3846758