本文關(guān)鍵詞：沖擊作用下巖石裂紋長度預(yù)測模型及數(shù)值模擬研究

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【摘要】：為研究動載侵入巖石過程中的裂紋演化規(guī)律和預(yù)測裂紋長度,根據(jù)牛頓第二定律及波動理論,建立了巖石在沖擊過程中的最大沖擊力與沖擊速度間的數(shù)學(xué)模型,結(jié)合巖石在靜載作用下的載荷與裂紋長度間的關(guān)系,建立了巖石在沖擊載荷作用下形成裂紋的長度預(yù)測模型,并利用離散元數(shù)值模擬方法研究了巖石動態(tài)破碎過程中裂紋的形成與擴(kuò)展特征以及沖擊速度對裂紋長度的影響規(guī)律。分析研究發(fā)現(xiàn),巖石在沖擊力作用下形成的裂紋以張性裂紋為主,且徑向裂紋向著巖石自由表面擴(kuò)展,側(cè)向裂紋從損傷區(qū)萌生并向巖石內(nèi)部逐漸擴(kuò)展;徑向裂紋長度和側(cè)向裂紋長度均與沖擊速度呈冪函數(shù)關(guān)系,數(shù)值模擬結(jié)果與理論模型結(jié)果基本吻合;沖擊速度由15m/s增大至35m/s,巖石的破碎范圍和破碎深度逐漸增大,形成的徑向裂紋長度從3.47mm增大到9.03mm,側(cè)向裂紋長度從7.29mm增大到14.58mm。研究結(jié)果為研究巖石的動載侵入斷裂和動態(tài)破碎機(jī)理提供了理論依據(jù)。
【作者單位】： 中國石油大學(xué)(北京)石油工程學(xué)院;油氣資源與探測國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(中國石油大學(xué)(北京));
【關(guān)鍵詞】： 沖擊破巖 裂紋長度 離散元 巖石破碎 數(shù)學(xué)模型
【基金】：國家杰出青年科學(xué)基金項(xiàng)目“石油工程巖石力學(xué)”(編號:51325402)資助
【分類號】：TE21
【正文快照】： 在石油鉆井中,沖擊破巖是破碎量大、速度快、效率較高的一種破巖方式,也是提高深井鉆井速度的一種行之有效的方法。巖石在沖擊力作用下的破碎問題一直受到國內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注,研究該過程的規(guī)律對于提高沖擊破巖效率、降低能耗和指導(dǎo)鉆頭設(shè)計(jì)都有重要意義[1-3]。在巖石動態(tài)破，

本文編號：1128215