本文關(guān)鍵詞：巖石破裂過程的擴(kuò)展有限元法研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《南昌大學(xué)》 2015年

節(jié)理頁(yè)巖水力壓裂的數(shù)值仿真及試驗(yàn)研究

羅翔  

【摘要】：頁(yè)巖氣開發(fā)的關(guān)鍵過程是頁(yè)巖層的水力壓裂,頁(yè)巖氣儲(chǔ)層富含有機(jī)質(zhì),具有較低的孔隙度和極低的基質(zhì)滲透率。節(jié)理頁(yè)巖微觀結(jié)構(gòu)的差異在宏觀上表現(xiàn)為力學(xué)性質(zhì)的不均勻,對(duì)實(shí)際工程中節(jié)理頁(yè)巖的水力壓裂過程具有重要影響。基于此,本文通過“RFPA-2D”以及“RFPA-3D”有限元軟件,開展了節(jié)理頁(yè)巖及石膏模型的有限元數(shù)值仿真,選擇石膏試樣進(jìn)行了相似性的試驗(yàn)研究,探討了節(jié)理頁(yè)巖相關(guān)模型參數(shù)對(duì)其水力壓裂過程的影響。本文在對(duì)現(xiàn)有巖石強(qiáng)度理論進(jìn)行綜述的基礎(chǔ)上、以橫觀各向同性頁(yè)巖為分析模型,探討了節(jié)理頁(yè)巖的強(qiáng)度理論。利用“RFPA”二維、三維有限元分析軟件對(duì)節(jié)理頁(yè)巖的水力壓裂過程進(jìn)行數(shù)值仿真,分析研究不同的頁(yè)巖模型參數(shù)對(duì)節(jié)理頁(yè)巖水力壓裂破壞過程的影響;進(jìn)行了節(jié)理頁(yè)巖的單軸壓縮試驗(yàn)得出不同巖樣的彈性參數(shù)及力學(xué)性質(zhì)曲線;并通過相似材料模型法,對(duì)石膏模型進(jìn)行了水力壓裂過程的試驗(yàn),研究發(fā)現(xiàn)試驗(yàn)結(jié)果與有限元數(shù)值仿真結(jié)果吻合較好。本文的有限元數(shù)值仿真結(jié)果表明,破裂壓力隨著節(jié)理傾角的提高而呈現(xiàn)出先增后減的趨勢(shì),隨著單軸抗壓強(qiáng)度的提高而線性增大,而隨著均質(zhì)度的增大,破裂壓力前期提升較快,最終趨于平緩。有限元結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果均表明,孔隙水壓力場(chǎng)分布由孔洞形成環(huán)狀向外徑向擴(kuò)散,微裂紋產(chǎn)生后逐漸開展并到達(dá)節(jié)理面層,最終沿著節(jié)理面貫穿于整個(gè)巖體形成破壞面,說明了裂紋方向及破壞面主要由節(jié)理面控制。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：南昌大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TE377
【目錄】：

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本文編號(hào)：200929