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横观各向同性岩石力学-化学-损伤耦合有限元分析

发布时间:2018-05-06 10:13

  本文选题:有限元 + 层理性岩石 ; 参考:《工程力学》2017年09期


【摘要】:该文基于层理性岩石的水化作用和连续损伤特性,建立力学-化学-损伤耦合的有限元(FEM)求解方法,开展含钻井孔岩石的井壁应力和围岩损伤演化分析。该文发展横观各向同性Biot本构关系,采用Weibull分布函数表征岩石的非均质性;考虑水化作用引起的损伤,结合当前应力状态的应力损伤得到损伤张量,对弹性模量和渗透率进行损伤分析,实现层理性岩石在水化和荷载作用下的连续损伤演化,形成一套渗流-应力-化学-损伤(HMCD)耦合分析方法。该文给出数值算例,将含损伤横观各向同性模型用于研究层理性岩石的水化特性,表明岩石的非均匀性和水化作用对井壁应力解答具有重要影响,该有限元求解方法可对岩石水化、损伤进行可靠、有效的数值分析。
[Abstract]:Based on the hydration and continuous damage characteristics of stratified rocks, a mechanical-chemical-damage coupled finite element method (FEMEM) is developed to analyze the wellbore stress and the damage evolution of surrounding rock with drilling holes. In this paper, the transversely isotropic Biot constitutive relation is developed, the Weibull distribution function is used to characterize the heterogeneity of rock, and the damage caused by hydration is considered, combined with the stress damage in the current stress state, the damage Zhang Liang is obtained. The damage analysis of elastic modulus and permeability is carried out to realize the continuous damage evolution of layered rock under hydration and load, and a set of coupled analysis method of seepage, stress-chemical damage and damage is formed. In this paper, a numerical example is given to study the hydration characteristics of stratified rock by using the transversely isotropic model with damage. It is shown that the inhomogeneity and hydration of rock have an important influence on the stress solution of wellbore. The finite element method can be used to analyze the hydration and damage of rock reliably and effectively.
【作者单位】: 清华大学航天航空学院应用力学教育部重点实验室;中国石油集团钻井工程技术研究院;
【基金】:国家自然科学基金项目(11372157,11302115,51608301) 教育部博士学科点专项科研基金项目(20120002110075) 全国优秀博士学位论文作者专项资金项目(201326) 中国博士后科学基金项目(2015M571030,2016M601170)
【分类号】:TU45

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本文编号:1851903

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