采用氮?dú)�、CO₂等氣體代替水進(jìn)行頁(yè)巖氣儲(chǔ)層壓裂改造,可以減少水資源浪費(fèi),提高壓裂液返排率,消除水鎖和賈敏效應(yīng),降低環(huán)境污染,對(duì)提高油氣采收率和生態(tài)環(huán)境保護(hù)具有重要意義。然而由于水和氣體的密度、壓縮性及粘度等物理特性差異顯著,且頁(yè)巖中層理結(jié)構(gòu)較為發(fā)育,使得頁(yè)巖的斷裂破壞、流體滲透及破裂損傷等過(guò)程異常復(fù)雜。為了進(jìn)一步揭示層理頁(yè)巖水/氣壓裂破裂機(jī)理與損傷演化規(guī)律,本文采用實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)、理論分析和數(shù)值模擬等方法,圍繞層理頁(yè)巖斷裂破壞各向異性特征、滲透邊界移動(dòng)規(guī)律、破裂壓力與滲透面積演化規(guī)律、水/氣壓裂損傷演化差異等內(nèi)容進(jìn)行了系統(tǒng)的研究,取得的主要成果如下:(1)揭示了層理頁(yè)巖斷裂過(guò)程中力學(xué)參數(shù)、能量演化、裂紋起裂和擴(kuò)展的各向異性特征。針對(duì)不同層理傾角頁(yè)巖試樣開展了三點(diǎn)彎曲試驗(yàn),研究了層理頁(yè)巖加載曲線、抗拉強(qiáng)度、斷裂韌度、聲發(fā)射特征、彎曲彈性模量、斷裂能、裂紋起裂擴(kuò)展及斷裂形態(tài)等隨層理傾角的演化規(guī)律,分別闡明了層理頁(yè)巖抗拉強(qiáng)度與斷裂韌度之間以及彎曲彈性模量與斷裂能之間的相互關(guān)系。該研究結(jié)果為層理頁(yè)巖參數(shù)選取提供了數(shù)據(jù)參考。(2)建立了各向異性流-固-移動(dòng)邊界耦合模型,揭示了層...

【文章頁(yè)數(shù)】：185 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
致謝
摘要
abstract
變量注釋表
1 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及不足
    1.3 研究?jī)?nèi)容與創(chuàng)新點(diǎn)
    1.4 研究方法和技術(shù)路線
2 三點(diǎn)彎曲作用下層理頁(yè)巖各向異性試驗(yàn)研究
    2.1 引言
    2.2 試樣采集與加工
    2.3 試驗(yàn)設(shè)備
    2.4 試驗(yàn)步驟
    2.5 三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)加載曲線與聲發(fā)射特征
    2.6 斷裂力學(xué)參數(shù)與斷裂能隨層理傾角的演化規(guī)律
    2.7 斷裂形態(tài)隨層理傾角的演化規(guī)律
    2.8 本章小結(jié)
3 層理頁(yè)巖各向異性流-固-移動(dòng)邊界耦合作用機(jī)理
    3.1 引言
    3.2 多物理場(chǎng)耦合數(shù)學(xué)模型
    3.3 多物理場(chǎng)耦合關(guān)系及數(shù)值求解方法
    3.4 試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比驗(yàn)證
    3.5 滲透邊界移動(dòng)引起的力學(xué)響應(yīng)分析
    3.6 滲透邊界移動(dòng)規(guī)律研究
    3.7 本章小結(jié)
4 層理頁(yè)巖水和氣體壓裂的破裂壓力與滲透面積演化差異分析
    4.1 引言
    4.2 破裂壓力準(zhǔn)則建立
    4.3 數(shù)值模型構(gòu)建與求解
    4.4 模型驗(yàn)證
    4.5 破裂壓力與滲透面積演化規(guī)律研究
    4.6 本章小結(jié)
5 層理頁(yè)巖水和氣體壓裂的損傷演化差異分析
    5.1 引言
    5.2 基本控制方程
    5.3 多物理場(chǎng)耦合關(guān)系及模型求解方法
    5.4 氮?dú)鈮毫言囼?yàn)及模型驗(yàn)證
    5.5 水和氣體壓裂損傷演化差異分析
    5.6 本章小結(jié)
6 應(yīng)力狀態(tài)與層理特性對(duì)層理頁(yè)巖損傷演化的影響機(jī)制
    6.1 引言
    6.2 數(shù)值模型構(gòu)建與求解
    6.3 應(yīng)力狀態(tài)對(duì)無(wú)層理巖石損傷演化的影響
    6.4 層理傾角對(duì)層理頁(yè)巖損傷演化的影響
    6.5 應(yīng)力狀態(tài)與層理傾角共同作用對(duì)層理頁(yè)巖損傷演化的影響
    6.6 應(yīng)力狀態(tài)與層理強(qiáng)度共同作用對(duì)層理頁(yè)巖損傷演化的影響
    6.7 天然缺陷對(duì)層理頁(yè)巖損傷演化的影響
    6.8 本章小結(jié)
7 結(jié)論與展望
    7.1 主要結(jié)論
    7.2 研究展望
參考文獻(xiàn)
作者簡(jiǎn)歷
學(xué)位論文數(shù)據(jù)集



本文編號(hào)：3798045