爆生气体致裂作用试验研究
发布时间：2021-10-16 18:52
近年来,在基础设施建设方面国内外投入大量资源,建设过程中,爆破工程是一种常见的技术手段。为保证爆破工程的安全性和精确性,在爆炸、爆燃过程中,特别是在应力波衰减而爆生气体作为主要驱动因素的片区,爆生气体致裂作用不容忽视。对此,探索爆生气体的各个因素驱动裂缝扩展的影响情况,研究爆生气体致裂作用具有重要的理论和现实意义。本文针对爆破、爆燃过程中产生的爆生气体,对爆生气体驱动裂缝扩展过程中,瞬态压力峰值、预裂缝、加载速度下裂缝的破坏形态以及延展情况开展了系统的室内模型试验研究。并综合分析计算试验过程中的现象和问题,最后综合分析爆生气体驱动裂缝扩展的情况,并提出适用于工程实际的建议。本文研究成果主要包括以下内容:（1）完成爆生气体发生装置的设计与制作;在前人学者研究的试件模型基础上,调整了模型形状和尺寸;制定了一套较为完整的试验方案。在爆生气体致裂作用试验研究的新方向走出了一小步,弥补了部分爆生气体室内试验的空白。（2）0.2MPa梯度缓慢加载,准静态加载试验结果表明:预裂缝对模型试件的完整性影响不明显,可能是因为预埋预裂缝的聚酯膜与试件实体贴合密实,避免了预裂缝处应力集中的现象;本试验所用试件...
【文章来源】：西安理工大学陕西省
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
氮气瓶及减压阀
图 2-3 氮气瓶及减压阀 图 2-4 四通及连接的主体模块Fig.2-3 nitrogen gas cylinders and Fig. 2-4 four links and the mainpressure relief valves modules of the connection该装置组装完成后，在数据采集方面存在一些缺陷，但鉴于试验的初探性，能够完成一定程度的试验探索，满足初探性试验需求即可。对于后面定量性试验研究，可以提出以下改进意见：(1)四通接头连接的压力表精度不够高，在反应实时压力值方面存在一定问题，通过高速摄像捕捉压力表的瞬间变化，再人工读取会存在第一手数据的误差，建议改装为电子监控实时反馈的数据采集装置；(2)在喷射口加设流量监测系统，实时监测喷射口的气流量，便于后期的数据分析处理。(3)在试验试件内部安装应力应变片，反馈高速气体冲击试件时的瞬时冲击压力，保证数据的直接性和可行性。(4)瞬态压力冲击试验对接头处，特别是冲击端装置与试件接头的冲击破坏较大，建议添加适当的保护措施或者更换接头材料，确保装置在使用过程中的持久性。
2 爆生气体致裂作用试验设计候的脆性破坏以及破坏后裂缝双壁面之间的颗粒摩擦能力，选取由沙子、重晶石、石以及蒸馏水制作的模型试样，其中石膏粉为胶结材料，不同级配的沙子是为了增加模料的颗粒之间的摩擦特性。同时，严格设计不同级配的沙子配合比是为了保证试件的性，重晶石是为了增加模型材料的容重。
【参考文献】：
期刊论文
[1]现代油气井射孔技术发展现状与展望[J]. 刘合,王峰,王毓才,高扬,成建龙. 石油勘探与开发. 2014(06)
[2]多级脉冲爆燃压裂作用过程耦合模拟[J]. 吴飞鹏,蒲春生,陈德春,任山,刘斌. 石油勘探与开发. 2014(05)
[3]三级装药多级复合射孔技术研究[J]. 李作平,孙宪宏,谢阳平,石莹,纪松,胡俊毅. 测井技术. 2014(01)
[4]煤体中爆炸应力波传播与衰减规律模拟实验研究[J]. 褚怀保,杨小林,侯爱军,余永强,梁为民. 爆炸与冲击. 2012(02)
[5]煤体爆破损伤规律模拟试验研究[J]. 褚怀保,杨小林,梁为民,余永强,王立平. 采矿与安全工程学报. 2011(03)
[6]爆生气体作用下岩石非均匀性对裂纹扩展的影响研究[J]. 夏彬华,杨伟军,周尚志. 公路与汽运. 2010(05)
[7]一种大气压放电氦等离子体射流的实验研究[J]. 江南,曹则贤. 物理学报. 2010(05)
[8]切缝药包爆破中爆生气体作用的试验研究[J]. 杨仁树,陈岗,岳中文,姜琳琳. 煤矿爆破. 2009(04)
[9]浅析爆生气体在爆破破岩中的作用[J]. 贺顺吉. 科技资讯. 2009(25)
[10]爆生气体作用下孔壁岩石开裂的机理及影响因素研究[J]. 林英松,张宝康,蒋金宝,刘兆年,丁雁生. 石油钻探技术. 2008(03)
博士论文
[1]爆炸的动静作用破岩与动态裂纹扩展机理研究[D]. 王雁冰.中国矿业大学(北京) 2016
[2]岩石破裂过程的扩展有限元法研究[D]. 师访.中国矿业大学 2015
[3]油井岩层复合射孔爆燃气体压裂机理研究[D]. 陈莉静.西安理工大学 2006
[4]裂隙介质静动应力条件下的破坏模式与局部化渐进破损模型研究[D]. 张平.西安理工大学 2004
硕士论文
[1]复合射孔工艺技术研究[D]. 陈喜庆.大庆石油学院 2008
[2]爆生气体作用下岩石裂纹扩展机理与数值模拟[D]. 李志宏.西安理工大学 2006
本文编号：3440325
【文章来源】：西安理工大学陕西省
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
氮气瓶及减压阀
图 2-3 氮气瓶及减压阀 图 2-4 四通及连接的主体模块Fig.2-3 nitrogen gas cylinders and Fig. 2-4 four links and the mainpressure relief valves modules of the connection该装置组装完成后，在数据采集方面存在一些缺陷，但鉴于试验的初探性，能够完成一定程度的试验探索，满足初探性试验需求即可。对于后面定量性试验研究，可以提出以下改进意见：(1)四通接头连接的压力表精度不够高，在反应实时压力值方面存在一定问题，通过高速摄像捕捉压力表的瞬间变化，再人工读取会存在第一手数据的误差，建议改装为电子监控实时反馈的数据采集装置；(2)在喷射口加设流量监测系统，实时监测喷射口的气流量，便于后期的数据分析处理。(3)在试验试件内部安装应力应变片，反馈高速气体冲击试件时的瞬时冲击压力，保证数据的直接性和可行性。(4)瞬态压力冲击试验对接头处，特别是冲击端装置与试件接头的冲击破坏较大，建议添加适当的保护措施或者更换接头材料，确保装置在使用过程中的持久性。
2 爆生气体致裂作用试验设计候的脆性破坏以及破坏后裂缝双壁面之间的颗粒摩擦能力，选取由沙子、重晶石、石以及蒸馏水制作的模型试样，其中石膏粉为胶结材料，不同级配的沙子是为了增加模料的颗粒之间的摩擦特性。同时，严格设计不同级配的沙子配合比是为了保证试件的性，重晶石是为了增加模型材料的容重。
【参考文献】：
期刊论文
[1]现代油气井射孔技术发展现状与展望[J]. 刘合,王峰,王毓才,高扬,成建龙. 石油勘探与开发. 2014(06)
[2]多级脉冲爆燃压裂作用过程耦合模拟[J]. 吴飞鹏,蒲春生,陈德春,任山,刘斌. 石油勘探与开发. 2014(05)
[3]三级装药多级复合射孔技术研究[J]. 李作平,孙宪宏,谢阳平,石莹,纪松,胡俊毅. 测井技术. 2014(01)
[4]煤体中爆炸应力波传播与衰减规律模拟实验研究[J]. 褚怀保,杨小林,侯爱军,余永强,梁为民. 爆炸与冲击. 2012(02)
[5]煤体爆破损伤规律模拟试验研究[J]. 褚怀保,杨小林,梁为民,余永强,王立平. 采矿与安全工程学报. 2011(03)
[6]爆生气体作用下岩石非均匀性对裂纹扩展的影响研究[J]. 夏彬华,杨伟军,周尚志. 公路与汽运. 2010(05)
[7]一种大气压放电氦等离子体射流的实验研究[J]. 江南,曹则贤. 物理学报. 2010(05)
[8]切缝药包爆破中爆生气体作用的试验研究[J]. 杨仁树,陈岗,岳中文,姜琳琳. 煤矿爆破. 2009(04)
[9]浅析爆生气体在爆破破岩中的作用[J]. 贺顺吉. 科技资讯. 2009(25)
[10]爆生气体作用下孔壁岩石开裂的机理及影响因素研究[J]. 林英松,张宝康,蒋金宝,刘兆年,丁雁生. 石油钻探技术. 2008(03)
博士论文
[1]爆炸的动静作用破岩与动态裂纹扩展机理研究[D]. 王雁冰.中国矿业大学(北京) 2016
[2]岩石破裂过程的扩展有限元法研究[D]. 师访.中国矿业大学 2015
[3]油井岩层复合射孔爆燃气体压裂机理研究[D]. 陈莉静.西安理工大学 2006
[4]裂隙介质静动应力条件下的破坏模式与局部化渐进破损模型研究[D]. 张平.西安理工大学 2004
硕士论文
[1]复合射孔工艺技术研究[D]. 陈喜庆.大庆石油学院 2008
[2]爆生气体作用下岩石裂纹扩展机理与数值模拟[D]. 李志宏.西安理工大学 2006
本文编号：3440325
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