【摘要】：頁巖氣是一種新型的清潔性能源,其分布廣泛,儲(chǔ)量豐富,已成為環(huán)球油氣勘測探查開發(fā)的熱門方向,而頁巖的力學(xué)特征是影響頁巖氣開采全局的關(guān)鍵因素。但是關(guān)于頁巖的各向異性和應(yīng)變率效應(yīng)的研究較少。因此,本文通過單軸應(yīng)變試驗(yàn)、單軸壓縮試驗(yàn)、三軸壓縮試驗(yàn)研究不同層理面角度頁巖各向異性對力學(xué)性質(zhì)的影響以及應(yīng)變率效應(yīng),內(nèi)容如下:(1)通過單、三軸室內(nèi)壓縮試驗(yàn)和單軸應(yīng)變試驗(yàn),分析了頁巖力學(xué)性質(zhì)的各向異性,結(jié)果表明頁巖的抗壓強(qiáng)度、彈性模量、泊松比、破壞模式、脆轉(zhuǎn)延、脆性指數(shù)、前期名義固結(jié)壓力、側(cè)壓系數(shù)等性質(zhì)特征隨著層理面角度的不同而表現(xiàn)出不同的變化規(guī)律,并對頁巖的三軸實(shí)驗(yàn)結(jié)果采用SHANSEP法進(jìn)行處理,建立了OCR與歸一化剪切強(qiáng)度的關(guān)系。(2)建立了基于Weibull分布的巖石統(tǒng)計(jì)損傷本構(gòu)模型,并對三軸壓縮實(shí)驗(yàn)的應(yīng)力-應(yīng)變曲線進(jìn)行擬合分析。結(jié)果表明所建立的本構(gòu)模型對頁巖應(yīng)力-應(yīng)變?nèi)^程曲線的峰前階段擬合程度較好,但是對這種脆性巖石的峰后曲線擬合不夠理想。(3)通過對頁巖進(jìn)行不同圍壓不同應(yīng)變率的三軸壓縮試驗(yàn),揭示了圍壓及應(yīng)變速率對頁巖力學(xué)特性的影響規(guī)律,結(jié)果表明,圍壓和應(yīng)變率對頁巖的彈性模量、峰值強(qiáng)度及破裂形態(tài)等均具有顯著影響,在較低圍壓下應(yīng)變率對于頁巖的力學(xué)性質(zhì)的影響較為明顯,隨著圍壓進(jìn)一步增大,頁巖的應(yīng)變率效應(yīng)逐漸減弱。
[Abstract]:Shale gas is a new kind of clean energy, which is widely distributed and rich in reserves. It has become a hot direction of exploration and development of global oil and gas exploration, and the mechanical characteristics of shale are the key factors affecting the overall situation of shale gas production. But there are few studies on the anisotropy and strain rate effect of shale. Therefore, in this paper, uniaxial strain test, uniaxial compression test and triaxial compression test are used to study the influence of shale anisotropy on mechanical properties and strain rate effect of different bedding planes. The main contents are as follows: (1) through uniaxial compression test, The anisotropy of shale mechanical properties is analyzed by triaxial compression test and uniaxial strain test. The results show that the compressive strength, modulus of elasticity, Poisson's ratio, failure mode, brittle transition, brittleness exponent, nominal consolidation pressure in the early stage of shale are analyzed. The characteristics of lateral pressure coefficient and other properties show different laws with different bedding surface angles. The triaxial experimental results of shale are treated by SHANSEP method. The relationship between OCR and normalized shear strength is established. (2) the statistical damage constitutive model of rock based on Weibull distribution is established and the stress-strain curve of triaxial compression experiment is fitted and analyzed. The results show that the established constitutive model fits well the pre-peak stage of the whole stress-strain curve of shale. However, the post-peak curve fitting of this brittle rock is not satisfactory. (3) through the triaxial compression test of shale with different confining pressure and different strain rate, the influence of confining pressure and strain rate on the mechanical properties of shale is revealed. Confining pressure and strain rate have significant effects on the modulus of elasticity, peak strength and fracture morphology of shale. At lower confining pressure, the effect of strain rate on the mechanical properties of shale is obvious, and with the increase of confining pressure, the effect of strain rate on the mechanical properties of shale is obvious. The strain rate effect of shale decreases gradually.
【學(xué)位授予單位】：西南科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TE37

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本文編號(hào)：2331882