中國(guó)川渝地區(qū)五峰組—龍馬溪組頁(yè)巖氣儲(chǔ)量豐富,7年來(lái)取得了跨越式發(fā)展,基本實(shí)現(xiàn)了頁(yè)巖氣的工業(yè)化生產(chǎn)（如威遠(yuǎn)、長(zhǎng)寧、涪陵的頁(yè)巖氣田）。但與北美頁(yè)巖儲(chǔ)層的地質(zhì)特征相比,中國(guó)頁(yè)巖氣儲(chǔ)層埋藏深、地質(zhì)構(gòu)造擠壓作用顯著,部分頁(yè)巖儲(chǔ)層水力壓裂施工表現(xiàn)出破裂壓力高,支撐劑運(yùn)移困難的特點(diǎn)。本文以重慶涪陵地區(qū)頁(yè)巖氣開發(fā)為研究背景,就層理頁(yè)巖力學(xué)性質(zhì)描述、頁(yè)巖儲(chǔ)層起裂壓力預(yù)測(cè)、近井筒水力裂縫形態(tài)以及層理面對(duì)水力裂縫垂向擴(kuò)展的影響等幾個(gè)問(wèn)題進(jìn)行了研究,以期為頁(yè)巖高效開發(fā)提供參考。本文主要進(jìn)行了以下幾方面的工作:（1）針對(duì)頁(yè)巖結(jié)構(gòu)非連續(xù)性和力學(xué)各向異性特征,建立基于離散裂縫建模方法的連續(xù)損傷模型。采用頁(yè)巖巖心進(jìn)行巖石力學(xué)實(shí)驗(yàn),研究層理方向和圍壓等因素對(duì)頁(yè)巖巖石力學(xué)性質(zhì)的影響規(guī)律,優(yōu)選出雙曲線型Drucker-Prager模型兼顧對(duì)巖石拉伸和壓縮條件下強(qiáng)度的預(yù)測(cè)。為模擬頁(yè)巖變形、破壞和強(qiáng)度特征引入損傷變量參數(shù),作為應(yīng)力加載條件下控制巖石單元?jiǎng)偠�、�?qiáng)度演化的重要參數(shù)。根據(jù)層理頁(yè)巖的結(jié)構(gòu)特征決定采用離散裂縫模型建模方法對(duì)頁(yè)巖的層理和基體進(jìn)行描述,將初始損傷變量作為區(qū)分材料力學(xué)性質(zhì)和物性非連續(xù)程度的重要參數(shù),實(shí)現(xiàn)對(duì)頁(yè)巖非... 

【文章來(lái)源】：中國(guó)石油大學(xué)(北京)北京市211工程院校教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：116 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

中國(guó)西南部地區(qū)龍馬溪組頁(yè)巖露頭Fig.1.1LongmaxishaleoutcropfoundedinsouthwestofChina

所示為頁(yè)巖露頭照片。頁(yè)巖結(jié)構(gòu)非連續(xù)性導(dǎo)致了其力學(xué)性質(zhì)的各向異性。頁(yè)巖常規(guī)三軸壓縮實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明頁(yè)巖強(qiáng)度除了受圍壓影響，還與加載方向和層理弱面的夾角有關(guān)（圖1.2和圖1.3），與常規(guī)各向同性巖石的性質(zhì)存在顯著差異[2]。因而在分析頁(yè)巖儲(chǔ)層井筒周圍應(yīng)力狀態(tài)時(shí)，傳統(tǒng)方法中的線彈性各項(xiàng)同性假設(shè)已明顯不再適用。為建立能夠合理描述各向異性材料的變形特征，前人進(jìn)行了大量實(shí)驗(yàn)和理論研究。對(duì)于頁(yè)巖一般將其簡(jiǎn)化為橫觀各向同性材料，常用方法有兩種：1.建立唯象本構(gòu)模型描述巖石中微裂紋對(duì)力學(xué)性質(zhì)的影響，例如正交各向異性彈塑性模型，以此模擬材料的宏觀變形特征；2.在模型中植入彌散裂縫或黏聚性裂縫模擬弱面，或者在模型中建立接?

模型進(jìn)行改進(jìn)，采用等效應(yīng)力方法在模型中引入了頁(yè)巖彈性各向異性，建立描述頁(yè)巖變形特征的唯象本構(gòu)模型，同時(shí)還能模擬頁(yè)巖破壞后的強(qiáng)度弱化過(guò)程。圖1.5為改進(jìn)的Cam Clay模型模擬的峰后剪切帶[9]。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[3]巖土材料固有各向異性的模擬[J]. 余天堂.  巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào). 2004(10)
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[10]橫觀各向同性體的彈性力學(xué)的空間問(wèn)題[J]. 胡海昌.  物理學(xué)報(bào). 1953(02)

博士論文
[1]巖石破裂過(guò)程滲透性質(zhì)及其與應(yīng)力耦合作用研究[D]. 楊天鴻.東北大學(xué) 2001



本文編號(hào)：3611648