煤层压裂扩展有限元研究

发布时间：2020-03-17 20:28

【摘要】：我国具有丰富的煤矿资源,煤层气开发潜力巨大,不过我国的煤层气开发技术尚不成熟,有许多问题亟待解决。与常规石油天然气资源不同,煤层气储层具有低孔、低渗、低压的特点,导致煤层气开发不能直接运用常规的开发手段。目前压裂技术是煤层气增产稳产比较可行的方法,不过由于煤特殊的岩石力学特性,煤层压裂与一般的水力压裂方法有所不同。本文分析了煤层水力压裂的特性。介绍并讨论了扩展有限元及其优势。通过基本的岩石力学实验,得到了国内七元等矿区煤岩的基本力学参数。根据煤岩的非均质性和各向异性的特点,以及各类假设模型的优缺点,得出横观各项同性正交各向异性的假设模型更适用于煤岩。简要介绍了流固耦合及裂纹扩展准则相关理论知识。建立了适用于煤岩压裂的扩展有限元分析模型。通过分析不同的压裂液排量、粘度以及不同的煤岩抗拉强度对压裂的影响。通过模拟不同的抗拉强度反映不同的损伤对煤层压裂进行了研究。根据基础理论知识及数值模拟研究,得出抗拉强度增大裂缝宽度适当增加,缝口压力略微增加。此外排量对裂缝的影响程度大于粘度和抗拉强度对裂缝的影响。而煤层的微裂缝可以视为一种损伤,这种损伤使得煤层的强度变低。本文观察到煤岩存在弹性模量泊松比同时增大的情况,数值模拟结果表明泊松比变化对裂缝长度和宽度的影响小于弹性模量变化对裂缝长度和宽度的影响。本文的研究结论为后续压裂设计提供了指导措施,也为后续研究人员研究煤层压裂提供了新的思路和方法。
【图文】：

中国石油大学（北京）硕士专业学位论文渡性裂隙，同时具备割理和构造裂隙的双重性质。表 2.2 为煤层中裂2.1 为煤层割理及示意图[46]。表 2.2 煤层中裂隙分类Table 2.2 Crack classification in coal seam割理面割理端割理煤中裂隙分类构造裂隙剪性构造裂隙张性构造裂隙劈理继承性裂隙 继承性裂隙

第2 章 煤岩基本力学特性及分析，，如图 2.3 所示。缝高等于储层厚度，裂缝型[5]，如图 2.4 所示。裂缝以圆盘状全方位，如图 2.5 所示。裂缝穿过围岩一定高度，尖形状。
【学位授予单位】：中国石油大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TE377

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 施锡泉;高维有限元空间中的谱基[J];计算数学;1995年01期

2 王鸣;关于分片检验的若干讨论[J];计算结构力学及其应用;1988年04期

3 王鸣,张鸿庆;有限元空间的嵌入性质和紧致性[J];应用数学和力学;1988年02期

4 王鸣;关于不协调有限元空间最大模的不等式[J];计算数学;1990年01期

5 陈焕祯,孙建;有限元空间逆估计式中常数因子的界定[J];山东师大学报(自然科学版);1998年03期

6 李继春,周爱辉;关于“解定常Stokes问题混合网格有限元”一文的注记[J];高等学校计算数学学报;1992年03期

7 曹礼群,朱起定;有限元分层快速高精度算法[J];计算数学;1993年04期

8 曹礼群;一维有限元分层快速高精度算法[J];湘潭大学自然科学学报;1993年02期

9 卢引军;胡鹏;;福州某酒店主楼大空间结构设计与分析[J];科技风;2009年11期

10 张玉峰;常猛;孙瑜蔚;;椭圆形钢煤斗有限元空间分析[J];武汉大学学报(工学版);2008年S1期

相关会议论文 前2条

1 华冬英;;微分复形与H(div)有限元空间的构造[A];Structure-preserving Algorithms 2003--Proceedings of CCAST(World Laboratory) Workshop[C];2003年

2 张家忠;任晟;梅冠华;;多级有限元构造N-S方程的近似惯性流形及其在非线性连续动力系统数值降维中的应用[A];第十二届全国非线性振动暨第九届全国非线性动力学和运动稳定性学术会议论文集[C];2009年

相关重要报纸文章 前1条

1 撰稿人:王兆村;首钢国际工程公司将有限元空间分析成功应用到首钢京唐钢铁厂5500m~(3)高炉整体结构设计中[N];世界金属导报;2010年

相关博士学位论文 前6条

1 林福泳;正交有限元及其在工程中的应用[D];天津大学;2003年

2 刘中艳;多孔介质复杂渗流系统的数值模拟[D];山东师范大学;2015年

3 刘尚;不可压缩渗流驱动问题混合有限元与标准有限元耦合的两层网格法[D];湘潭大学;2017年

4 陈凤欣;油藏数值模拟方法研究及算法设计[D];山东师范大学;2012年

5 陈涛;等几何分析方法的本质边界条件处理研究[D];西北工业大学;2016年

6 吴梦;T网格上的高光滑阶样条与异度样条[D];中国科学技术大学;2012年

相关硕士学位论文 前10条

1 胡廷骏;煤层压裂扩展有限元研究[D];中国石油大学(北京);2018年

2 徐嘉浩;基于有限元模型的轿车平顺性建模和仿真[D];吉林大学;2019年

3 卢秀敏;一类定常的热传导—对流问题的混合有限元解法[D];首都师范大学;2003年

4 王娅娜;平面弹性问题协调的矩形混合元[D];郑州大学;2010年

5 贾连广;随机偏微分方程的几类数值格式[D];吉林大学;2011年

6 孙勇;大夹角V形墩局部应力测试与分析[D];东北林业大学;2011年

7 杨鄂川;大跨度电厂输煤栈桥的静力及抗震分析[D];重庆大学;2006年

8 王雅轩;一个二阶非协调有限元的应用研究[D];信阳师范学院;2011年

9 洪庆国;一种求解四阶旋度问题的间断有限元方法[D];湘潭大学;2008年

10 王敏;一类KdV方程的局部间断Galerkin方法[D];山东大学;2012年

本文编号：2587659