包裹体对软岩力学特性影响规律的数值模拟研究

发布时间：2018-04-21 09:37

  本文选题：岩石力学 + ABAQUS　； 参考：《东北大学》2014年硕士论文

【摘要】：大量的天然气和石油存在于裂隙储层中,大多采用水力压裂技术开采页岩油气,用水压将岩石层压裂,从而释放出其中的天然气或石油。但是,裂隙储层岩体中含有许多由矿物成分组成的包裹体,使得岩石材料是一种复合材料,而页岩是一种软岩,因此,包裹体对软岩力学特性的影响规律的研究对于页岩油气开采具有十分重要的理论意义与工程应用价值。本文运用大型有限元分析软件ABAQUS,采用Mohr-Coulomb模型和Drucker-Prager模型两种弹塑性本构模型,并且考虑包裹体的均匀分布以及随机分布情况,对不含包裹体的岩石试件和有不同含量包裹体的实心岩石试件与空心岩石试件进行了平面和三维静力数值模拟分析。论文通过对包裹体和软岩各种影响因素的分析,进行了相关影响规律的研究：首先,研究了不同含量包裹体对实心软岩和空心软岩力学特性的影响规律；其次,研究了内摩擦角对含包裹体实心软岩和空心软岩力学特性的影响规律；此外,研究了粘聚力对含包裹体实心软岩和空心软岩力学特性的影响规律。通过大量的数值模拟实验得出了不同含量包裹体对软岩力学特性影响的相关规律和软岩材料参数对含有包裹体软岩力学特性影响的相关规律,并通过二维模型与三维模型的对比分析,验证含有包裹体的岩石试件三维模型可以简化为二维模型来进行数值模拟,同时分析了数值计算结果的有效性和合理性。
[Abstract]:A large amount of natural gas and oil exist in fractured reservoirs. Most of them use hydraulic fracturing technology to exploit shale oil and gas, and fracturing rock layers with water pressure to release the natural gas or oil. However, the fractured reservoir rock mass contains many inclusions composed of mineral components, which make rock material a composite material and shale a soft rock. The study of the influence of inclusions on the mechanical properties of soft rock is of great theoretical significance and engineering application value for shale oil and gas production. In this paper, two kinds of elastoplastic constitutive models, Mohr-Coulomb model and Drucker-Prager model, are used in the finite element analysis software Abaqus, and the uniform distribution and random distribution of inclusions are considered. The plane and three-dimensional static numerical simulation of rock specimens without inclusions and solid rock specimens with different inclusions and hollow rock specimens were carried out. Based on the analysis of various influencing factors of inclusion and soft rock, this paper studies the related influence law: firstly, the influence of inclusion content on the mechanical properties of solid soft rock and hollow soft rock is studied; secondly, the influence of inclusions on the mechanical properties of solid soft rock and hollow soft rock is studied. The influence of internal friction angle on the mechanical properties of solid soft rock and hollow soft rock is studied, and the influence of cohesive force on the mechanical properties of solid soft rock and hollow soft rock is studied. Through a large number of numerical simulation experiments, the correlation laws of the influence of different inclusions on the mechanical properties of soft rock and the influence of soft rock material parameters on the mechanical properties of soft rock containing inclusions are obtained. Through the comparison and analysis of the two-dimensional model and the three-dimensional model, it is verified that the three-dimensional model of the rock specimen with inclusion can be simplified into a two-dimensional model for numerical simulation, and the validity and rationality of the numerical results are analyzed.
【学位授予单位】：东北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TU45

【共引文献】

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本文编号：1781882