液相放电水激波作用下页岩双裂缝扩展规律的研究

来源 :内蒙古科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:mapgis_2009
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
随着国内科技水平的不断提高和碳中和理念的提出,对于清洁能源的需求日益提高,一直以来常规石油和天然气并不能满足人们对能源日渐增加的需求,实现非常规油气资源的商业开发显得尤为重要。我国页岩气储量居世界前列,页岩气作为一种非常规油气资源,是常规天然气的补充产物,具有热量高、污染小等特点被社会广泛接受。但由于我国特殊的地质储层,导致页岩气储层渗透性欠佳,需要对储层进行深度改造,提高致裂效果,改善储层的渗透率,方能提高页岩气的产量。液相高压电脉冲放电致裂增透是近年来油气抽采的新型技术,具有致裂效果良好,污染小,能耗低等特点受到广大研究者和该领域相关人员的关注,但由于该技术在国内起步较晚,对于该技术致裂机理及应用的研究尚需完善。本文通过理论研究、实验室试验与数值模拟相结合的方法对液电效应激波作用下双裂缝扩展规律进行了研究。首先对液相放电脉动水激波产生与传播特性、叠加应力场下双裂缝的受力状态以及裂缝的起裂扩展判据等三个方面进行理论研究;然后通过实验室钻孔注水高压电脉冲放电致裂试验,研究双裂缝初始状态下不同夹角、不同长度以及长度差等因素对裂缝扩展形态和演化规律的影响;最后,通过数值模拟的方法对不同放电电压、不同地应力变化下的双裂缝扩展规律进一步验证分析和补充研究,为相关工程提供参考借鉴。主要研究成果如下:(1)建立由水激波应力作用、地应力作用以及水力裂缝应力干扰作用构成的径向井叠加应力场模型,选取最大能量释放率作为裂缝扩展判据,当钻孔附近的应力强度因子或能量释放率大于临界值,将发生裂缝扩展行为,并以此作为文中实验和数值模拟的起裂判据。(2)采用控制变量法进行了液相放电水激波致裂页岩体的物理相似实验研究,通过实验室试验可得,放电电压、地应力保持不变,初始状态下双裂缝长度一定时,随着双裂缝初始夹角的增加,裂缝的扩展长度与裂缝扩展面积增加,双裂缝朝偏离原预制裂缝方向偏转角度降低;双裂缝初始夹角不变时,随着裂缝初始长度的增加,应力扰动作用增强,裂缝的扩展长度与裂缝扩展面积降低。由此可见,对于双(多)裂缝扩展过程中的应力干扰因素不能忽略。(3)利用ABAQUS-XFEM有限元数值分析软件研究了液相放电水激波致裂页岩产生裂缝规律,通过数值模拟可得,随着地应力差的不断增加,裂缝朝最大主应力方向发生偏转,地应力成为影响裂缝扩展形态的关键因素。同时,由于水激波传播过程中存在应力衰减现象,导致初始长裂缝扩展过程中获取能量低于短缝,造成初始长裂缝的延展长度低于短缝延展长度。因此,液电水激波致裂技术有利于实现储层充分改造。(4)通过数值模拟可得,在水压不变的情况下随着放电电压的增加,水激波峰值作用强度增加,裂缝起裂压力增加,裂缝的扩展长度增加,裂缝扩展最大缝宽增加,压裂、增透效果越好。
其他文献
随着建筑技术与社会的发展,超高性能混凝土(简称UHPC)已经被广泛的应用于工业与民用建筑、海洋平台等。研究发现,尺寸效应对大型钢筋混凝土结构构件承载力影响较大,尤其是对无腹筋钢筋混凝土梁抗剪承载力的影响较为明显。但目前仅限于对普通混凝土梁抗剪承载力的尺寸效应进行了相关研究,UHPC与普通混凝土在材料组成和力学性能等方面有较大的差异性,对UHPC梁抗剪性能的尺寸效应研究具有重要的科学和工程意义。本文
学位
在注重高质量高品质更新时代,老城区的城市更新由于场地内资源要素比较杂乱,设计过程中势必会带来挑战。如何设计出能让利益相关方都满意的更新改造方案,是设计师必须认真思考的问题。该文以广州恩宁路商业活化区二期更新项目设计为例,探讨了老旧商业街区在更新设计时,设计师如何在更新设计过程中珍惜场地资源要素并融入设计方案,设计出具有场地特色、能延续场地文脉、焕发场地魅力的实操性设计方案,以促进城市有机更新,实现
期刊
随着节能减排、可持续发展等环境保护措施的落实,工程技术也在不断地更新换代。武汉市在十日内完成火神山医院的“装配式”工程,装配式结构正在成为建筑业的发展方向。但普通混凝土具有自重大、抗裂性和流动性差等缺陷,使其在装配式建筑中的应用受到限制。为适应时代的趋势,开发轻质、抗裂性能和流动性好的混凝土成为必然。纤维增强自密实轻骨料混凝土(Fiber reinforced self-compacting li
学位
<正>曹雪芹写《红楼梦》的时候,正文的开头这样写:"当日地陷东南,这东南一隅有处曰姑苏,有城曰阊门者,最是红尘中一二等富贵风流之地",描写的也是苏州的美丽景色。明清时期的苏州,在文学家和画家的笔下是"翠袖三千""货轸辐辏""黄金百万""商贾鳞集""富贵风流""五更市贾不绝""四远方言不同"的"江南一大都会"。
期刊
装配式轻钢房屋是实现绿色建筑产业化升级的重点,但轻钢构件竖向承载能力低,且抗侧刚度不足、易失稳,制约轻钢房屋向多层发展。鉴于此,课题组将双C轻钢与纤维增强自密实轻骨料混凝土(FSLC)两种轻质材料相结合,提出一种新型双C轻钢部分包裹FSLC组合柱以提高轻钢构件力学性能和稳定性。该新型组合结构可充分发挥两种轻质材料“1+1>2”的组合优势。力学性能方面,轻钢与FSLC互相约束,提高构件承载能力和抗侧
学位
历史风貌区的保护往往和现代商业开发的需求存在矛盾,二者之间如何取得平衡是此类设计必须解决的问题。本文以南京百子亭天地项目为例,分析基于历史空间研究的设计方法。设计通过解读历史文献地图,归纳出百子亭地区在民国时期作为洋房聚落和社交群落的历史空间特征,并依此进行商业定位和空间营造,实现了文脉传承、商业运营、建筑空间布局之间的和谐共生。
期刊
<正>可再生能源是与全球气候环境和人类命运息息相关的核心议题,在当前全球经济低迷、传统行业发展遭遇瓶颈、国际贸易环境动荡的大背景下,新能源行业已经与人工智能、生物医药和芯片领域并驾齐驱,成为备受全球投资领域瞩目的“黄金赛道”。随着风电光伏集约式发展、新能源车产业链技术持续革新、储能等新兴领域的跨越式发展,新能源行业也将为世界经济发展注入新的动能和活力。
期刊
公共建筑工程中,设计作为项目建设重要阶段,对于后期项目质量、施工进度等具有直接影响。基于此,文章以公共建筑设计理念为切入点,分析公共建筑设计功能、空间、尺度等要求,以此为基础,结合温州市灵霓建设发展有限公司项目,提出项目设计措施,从而为相关工作者提供参考。
期刊
近年来,越来越多的高层及超高层建筑采用联肢钢板组合剪力墙结构,该结构的抗震性能对其推广应用至关重要。本文将钢板组合剪力墙和钢连梁通过外肋板连接,形成具有良好的抗震性能与多道防线的联肢钢板组合剪力墙结构,通过静力推覆模拟、低周反复模拟、受力机理分析等,对基于外肋板连接的联肢钢板组合剪力墙的抗震性能与机理进行了深层次的研究。本文将外肋板式节点应用于联肢钢板组合剪力墙中,设计原型结构,对底部三层联肢钢板
学位
钢板组合剪力墙以其高承载力与优良的抗震性能得到广泛应用,其结构形式多为墙体两侧设置钢管混凝土柱或型钢柱,再以梁柱节点连接连梁。本文研究的联肢钢板组合剪力墙-钢梁结构通过外肋板连接,墙体内不再设置端柱,构造简单合理,装配性强,施工快捷,具有一定的实际应用价值。本文采用有限元软件ABAQUS,建立外肋板式联肢钢板组合剪力墙-钢梁结构有限元模型,对结构进行低周往复加载模拟,对比分析耦连比、钢连梁变形特征
学位