長(zhǎng)期以來(lái),我國(guó)能源對(duì)外依存度較高,非常規(guī)油氣資源對(duì)優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、保障能源安全有重大意義。頁(yè)巖氣由于其清潔和儲(chǔ)量大的特點(diǎn),近年來(lái)得到了廣泛關(guān)注。目前已探明的頁(yè)巖氣富集區(qū)普遍存在地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜、埋藏深等不利因素,加之其層理結(jié)構(gòu)所帶來(lái)的力學(xué)各向異性,給頁(yè)巖壓裂和頁(yè)巖氣運(yùn)移帶來(lái)挑戰(zhàn)。頁(yè)巖氣的安全、經(jīng)濟(jì)和高效開(kāi)發(fā)有賴(lài)于充分掌握頁(yè)巖在深部環(huán)境下的力學(xué)特性其對(duì)工程穩(wěn)定性的影響規(guī)律。為此,本文結(jié)合室內(nèi)試驗(yàn)和數(shù)值模擬手段,研究了層理傾角對(duì)頁(yè)巖力學(xué)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(yè)巖巖塊,制備了用于室內(nèi)巖石力學(xué)試驗(yàn)的頁(yè)巖圓柱和巴西圓盤(pán)試樣,開(kāi)展了常規(guī)三軸壓縮和巴西劈裂試驗(yàn)。基于試驗(yàn)結(jié)果,研究了不同層理傾角頁(yè)巖在壓縮和拉伸兩種荷載作用的變形和強(qiáng)度特性。結(jié)合聲發(fā)射和數(shù)字散斑應(yīng)變監(jiān)測(cè)系統(tǒng),分析了頁(yè)巖受載破壞過(guò)程和破壞模式。（2）針對(duì)隧洞開(kāi)挖等工程背景,設(shè)計(jì)了兩種不同應(yīng)力路徑的頁(yè)巖卸圍壓試驗(yàn),獲得了不同層理傾角頁(yè)巖試樣在卸圍壓條件下的應(yīng)力、應(yīng)變演化特征,研究了頁(yè)巖強(qiáng)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(yè)巖數(shù)值模型試樣。通過(guò)參數(shù)敏感... 

【文章來(lái)源】：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)江蘇省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：126 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

頁(yè)巖氣增儲(chǔ)技術(shù)的應(yīng)用[6]

針對(duì)我國(guó)的頁(yè)巖氣儲(chǔ)層地質(zhì)特點(diǎn)，從深部和各向異性?xún)蓚�(gè)重點(diǎn)入手研究其巖石力學(xué)特性，對(duì)突破我國(guó)深部頁(yè)巖氣開(kāi)采關(guān)鍵技術(shù)具有重要意義。而目前相關(guān)研究還不深入，大多都停留在基礎(chǔ)層面，難以與工程實(shí)踐掛鉤，這在一定程度上是由于研究手段過(guò)于單一所致。在計(jì)算機(jī)技術(shù)快速發(fā)展的今天，數(shù)值模擬逐漸成為一項(xiàng)有力的研究手段，與理論分析和試驗(yàn)研究相比，數(shù)值模擬的優(yōu)勢(shì)在于直觀、高效，能夠在細(xì)觀層面分析頁(yè)巖從加載到破壞全程的裂紋演化過(guò)程。在獲得足夠的頁(yè)巖各向異性參數(shù)的基礎(chǔ)上，通過(guò)計(jì)算機(jī)建模，來(lái)模擬真實(shí)工程尺度的井壁失穩(wěn)問(wèn)題，也將比室內(nèi)實(shí)驗(yàn)更加經(jīng)濟(jì)、便捷。綜上所述，將試驗(yàn)與數(shù)值模擬手段相結(jié)合，系統(tǒng)性研究頁(yè)巖的各向異性和由此造成的對(duì)水平井穩(wěn)定性的影響，對(duì)提升我國(guó)深部頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)能力、降低能源對(duì)外依存度、保障能源安全等方面具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀（Research status at home and abroad）圖 1-1 頁(yè)巖氣增儲(chǔ)技術(shù)的應(yīng)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(guò)大量數(shù)值試驗(yàn)，分析了不同細(xì)觀參數(shù)對(duì)試樣宏觀力學(xué)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(xué)各向異性（圖 1-4（b）），并通過(guò)賦予不同的細(xì)觀參數(shù)從而構(gòu)建了脆性和非脆性礦物顆粒，從而模擬了頁(yè)巖的巴西劈裂試驗(yàn)，所得到的強(qiáng)度和破裂模式能夠與室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果良好吻合，說(shuō)明 PFC 軟件在模擬頁(yè)巖的力學(xué)特性時(shí)具有一定優(yōu)勢(shì)。脆性基質(zhì)

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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