長期以來,我國能源對外依存度較高,非常規(guī)油氣資源對優(yōu)化能源結構、保障能源安全有重大意義。頁巖氣由于其清潔和儲量大的特點,近年來得到了廣泛關注。目前已探明的頁巖氣富集區(qū)普遍存在地質構造復雜、埋藏深等不利因素,加之其層理結構所帶來的力學各向異性,給頁巖壓裂和頁巖氣運移帶來挑戰(zhàn)。頁巖氣的安全、經(jīng)濟和高效開發(fā)有賴于充分掌握頁巖在深部環(huán)境下的力學特性其對工程穩(wěn)定性的影響規(guī)律。為此,本文結合室內試驗和數(shù)值模擬手段,研究了層理傾角對頁巖力學特性和井眼穩(wěn)定性的影響規(guī)律。主要研究工作如下:（1）采用江西露頭頁巖巖塊,制備了用于室內巖石力學試驗的頁巖圓柱和巴西圓盤試樣,開展了常規(guī)三軸壓縮和巴西劈裂試驗�；谠囼灲Y果,研究了不同層理傾角頁巖在壓縮和拉伸兩種荷載作用的變形和強度特性。結合聲發(fā)射和數(shù)字散斑應變監(jiān)測系統(tǒng),分析了頁巖受載破壞過程和破壞模式。（2）針對隧洞開挖等工程背景,設計了兩種不同應力路徑的頁巖卸圍壓試驗,獲得了不同層理傾角頁巖試樣在卸圍壓條件下的應力、應變演化特征,研究了頁巖強度和破壞模式在不同卸圍壓工況的變化規(guī)律。（3）采用顆粒流數(shù)值模擬軟件,建立了能夠表征層理的頁巖數(shù)值模型試樣。通過參數(shù)敏感... 

【文章來源】：中國礦業(yè)大學江蘇省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：126 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

頁巖氣增儲技術的應用[6]

針對我國的頁巖氣儲層地質特點，從深部和各向異性兩個重點入手研究其巖石力學特性，對突破我國深部頁巖氣開采關鍵技術具有重要意義。而目前相關研究還不深入，大多都停留在基礎層面，難以與工程實踐掛鉤，這在一定程度上是由于研究手段過于單一所致。在計算機技術快速發(fā)展的今天，數(shù)值模擬逐漸成為一項有力的研究手段，與理論分析和試驗研究相比，數(shù)值模擬的優(yōu)勢在于直觀、高效，能夠在細觀層面分析頁巖從加載到破壞全程的裂紋演化過程。在獲得足夠的頁巖各向異性參數(shù)的基礎上，通過計算機建模，來模擬真實工程尺度的井壁失穩(wěn)問題，也將比室內實驗更加經(jīng)濟、便捷。綜上所述，將試驗與數(shù)值模擬手段相結合，系統(tǒng)性研究頁巖的各向異性和由此造成的對水平井穩(wěn)定性的影響，對提升我國深部頁巖氣開發(fā)能力、降低能源對外依存度、保障能源安全等方面具有十分重要的現(xiàn)實意義。1.2 國內外研究現(xiàn)狀（Research status at home and abroad）圖 1-1 頁巖氣增儲技術的應用[6]Fig.1-1 Application of shale gas reservoirenhancement technology圖 1-2 各向異性地層中的井眼破壞[13]Fig.1-2 Borehole breakout in anisotropicformation

1 緒論1-4（a）），模擬了具有層理特征的巖石材料，并通過大量數(shù)值試驗，分析了不同細觀參數(shù)對試樣宏觀力學行為的影響規(guī)律。Chong 等[94]利用光滑節(jié)理接觸模型模擬了巖石的力學各向異性（圖 1-4（b）），并通過賦予不同的細觀參數(shù)從而構建了脆性和非脆性礦物顆粒，從而模擬了頁巖的巴西劈裂試驗，所得到的強度和破裂模式能夠與室內試驗結果良好吻合，說明 PFC 軟件在模擬頁巖的力學特性時具有一定優(yōu)勢。脆性基質

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3030991