岩石塑性损伤模型理论研究与工程应用
发布时间：2021-07-05 19:32
随着油井产油时间增长,近井地带油层由于机械杂质运移、化学反应生成物沉淀、矿物质沉积等问题会造成油井堵塞,使得油井产量降低,甚至停产,对高效开发油田不利。水力振荡（水力脉冲）解堵技术可以在不破坏油层结构、污染油质的前提下,快速、有效解决油井封堵问题,在提高油井产量方面发挥着重要作用。并且该方法易于操作,成本较低,在油田开采作业已经得到了一定应用。水力振荡解堵的实质是通过下入井底的水力振荡器实现的。其通过机械结构产生一定频率的循环应力作用于井壁,产生水力振荡波,传递应力,对周围地层起到振动作用,剥落孔隙中的附着物。其当应力到达一定程度会使井壁附近岩石产生损伤,形成微裂隙,改善渗流性能。为了对该施工原理更进一步认识,将该施工过程结合岩石力学理论进行分析,通过调研目前岩石类材料强度准则及现有数值分析方法,采用国际通用有限元分析软件ABAQUS,针对水力振荡施工的特点:拉压循坏载荷,选取ABAQUS软件中包含的CDP模型进行水力振荡施工的模拟。CDP模型适用于模拟存在围压情况下施加循环载荷的情况,根据水力振荡施工情况,建立模型,设置裸眼完井施工和射孔完井施工的边界条件和循环载荷进行模拟,通过控制...
【文章来源】：西安石油大学陕西省
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
岩石单轴压缩实验应力-应变曲线图
西安石油大学硕士学位论文18采油作业中流体、应力的计算要求。（3）在实际情况中，采油作业会遇到较为复杂的地质特点，比如同一区域底层构成差异以及相互作用等问题，我们需要能够基于地层的相互作用进行模拟。而该软件就能够实现不同结构的接触模拟，能够对一些常见的地层现象比如断裂、挤压等情况进行模拟。（4）采油作业还需要具备一定难度的数值分析与处理能力。因为实际情况一般会有边界问题、载荷变化等，ABAQUS强大的计算与数值分析能力足够处理这些问题，该软件中的单元既能够重生，还可以设置无限元分析法，这些都完全适用于采油作业的地层问题。（5）此外，还需要分析地层的初始应力情况。ABAQUS中自带的分析步，可灵活地、准确地建立地层初始应力状态。3.2ABAQUS有限元模拟软件中包含的岩石力学模型3.2.1弹性模型当岩体刚进行相互作业时，此时处于线弹性变形阶段。ABAQUS中恰好有该模型。而且该模型只与弹性模量E及泊松比v有关，其完全符合广义胡可定律。可以分为三种:各向同性、正交各向异性、各向异性弹性模型3.2.2塑性模型如图所示，ABAQUS中包含多种塑性模型，此处重点介绍Mohr-Coulomb（莫尔库伦）,及混凝土损伤模型。图3-1ABAQUS有限元分析软件中所包含的塑性模型3.2.2.1莫尔库伦准则
第三章有限元分析软件及其包含的岩石力学模型19图3-2莫尔库伦应力圆（1）屈服面Mohr-Coulomb模型的屈服面函数:F=tan=0（3-1）式中：Φ-摩擦角，指的是p-q应力面上Mohr-Coulomb屈服面的倾斜面，即0°≤Φ≤90°C一粘聚力。=1√3cossin（+3）+13cos（+3）tan（3-2）式中：θ-极偏角，°下图可见子午面上的Mohr-Coulomb屈服面和π面的形状。也能通过比对看出Drucker-Prager,Tresca,Mises三者屈服面存在的关系。图3-3Mohr-Coulomb中的塑性屈服面（2）塑性势面
【参考文献】：
期刊论文
[1]低渗油藏注水井深度酸化——水力脉冲增注技术研究[J]. 李国勇,胡玲,师静静,张文飞. 粘接. 2019(10)
[2]荷载损伤对混凝土渗透性能影响试验研究[J]. 韩金家,李宗利,谭聪,韩进生,杜向琴. 混凝土. 2019(09)
[3]混凝土损伤塑性模型参数计算方法及试验验证[J]. 熊进刚,丁利,田钦. 南昌大学学报(工科版). 2019(01)
[4]ABAQUS混凝土塑性损伤因子计算方法及应用研究[J]. 杨飞,董新勇,周沈华,黄余冲. 四川建筑. 2017(06)
[5]水力脉冲解堵技术的实践探讨[J]. 贺雪红,杨嫱,刘伟. 化工管理. 2017(27)
[6]低频脉动注水井增注技术研究与评价[J]. 丁倩. 石化技术. 2017(05)
[7]水力深穿透解堵技术在采油厂的应用与研究[J]. 李影,姜楠. 石化技术. 2016(12)
[8]水力振动器在地层解堵中的应用研究[J]. 庞博学,杨树人,张体鹏,刘丽丽,孙奇. 当代化工. 2015(02)
[9]岩石应力-应变过程中渗透率变化分析[J]. 孙强,朱术云,张蕊,姜春露,钱海涛. 煤田地质与勘探. 2012(01)
[10]泥岩弹塑性损伤本构模型及其参数辨识[J]. 贾善坡,陈卫忠,于洪丹,李香玲. 岩土力学. 2009(12)
博士论文
[1]岩石损伤本构模型及变形破坏过程的混沌特征研究[D]. 刘冬桥.中国矿业大学（北京） 2014
[2]低渗油藏水力脉冲波辅助深度酸化降压增注技术研究[D]. 饶鹏.中国石油大学（华东） 2013
本文编号：3266688
【文章来源】：西安石油大学陕西省
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
岩石单轴压缩实验应力-应变曲线图
西安石油大学硕士学位论文18采油作业中流体、应力的计算要求。（3）在实际情况中，采油作业会遇到较为复杂的地质特点，比如同一区域底层构成差异以及相互作用等问题，我们需要能够基于地层的相互作用进行模拟。而该软件就能够实现不同结构的接触模拟，能够对一些常见的地层现象比如断裂、挤压等情况进行模拟。（4）采油作业还需要具备一定难度的数值分析与处理能力。因为实际情况一般会有边界问题、载荷变化等，ABAQUS强大的计算与数值分析能力足够处理这些问题，该软件中的单元既能够重生，还可以设置无限元分析法，这些都完全适用于采油作业的地层问题。（5）此外，还需要分析地层的初始应力情况。ABAQUS中自带的分析步，可灵活地、准确地建立地层初始应力状态。3.2ABAQUS有限元模拟软件中包含的岩石力学模型3.2.1弹性模型当岩体刚进行相互作业时，此时处于线弹性变形阶段。ABAQUS中恰好有该模型。而且该模型只与弹性模量E及泊松比v有关，其完全符合广义胡可定律。可以分为三种:各向同性、正交各向异性、各向异性弹性模型3.2.2塑性模型如图所示，ABAQUS中包含多种塑性模型，此处重点介绍Mohr-Coulomb（莫尔库伦）,及混凝土损伤模型。图3-1ABAQUS有限元分析软件中所包含的塑性模型3.2.2.1莫尔库伦准则
第三章有限元分析软件及其包含的岩石力学模型19图3-2莫尔库伦应力圆（1）屈服面Mohr-Coulomb模型的屈服面函数:F=tan=0（3-1）式中：Φ-摩擦角，指的是p-q应力面上Mohr-Coulomb屈服面的倾斜面，即0°≤Φ≤90°C一粘聚力。=1√3cossin（+3）+13cos（+3）tan（3-2）式中：θ-极偏角，°下图可见子午面上的Mohr-Coulomb屈服面和π面的形状。也能通过比对看出Drucker-Prager,Tresca,Mises三者屈服面存在的关系。图3-3Mohr-Coulomb中的塑性屈服面（2）塑性势面
【参考文献】：
期刊论文
[1]低渗油藏注水井深度酸化——水力脉冲增注技术研究[J]. 李国勇,胡玲,师静静,张文飞. 粘接. 2019(10)
[2]荷载损伤对混凝土渗透性能影响试验研究[J]. 韩金家,李宗利,谭聪,韩进生,杜向琴. 混凝土. 2019(09)
[3]混凝土损伤塑性模型参数计算方法及试验验证[J]. 熊进刚,丁利,田钦. 南昌大学学报(工科版). 2019(01)
[4]ABAQUS混凝土塑性损伤因子计算方法及应用研究[J]. 杨飞,董新勇,周沈华,黄余冲. 四川建筑. 2017(06)
[5]水力脉冲解堵技术的实践探讨[J]. 贺雪红,杨嫱,刘伟. 化工管理. 2017(27)
[6]低频脉动注水井增注技术研究与评价[J]. 丁倩. 石化技术. 2017(05)
[7]水力深穿透解堵技术在采油厂的应用与研究[J]. 李影,姜楠. 石化技术. 2016(12)
[8]水力振动器在地层解堵中的应用研究[J]. 庞博学,杨树人,张体鹏,刘丽丽,孙奇. 当代化工. 2015(02)
[9]岩石应力-应变过程中渗透率变化分析[J]. 孙强,朱术云,张蕊,姜春露,钱海涛. 煤田地质与勘探. 2012(01)
[10]泥岩弹塑性损伤本构模型及其参数辨识[J]. 贾善坡,陈卫忠,于洪丹,李香玲. 岩土力学. 2009(12)
博士论文
[1]岩石损伤本构模型及变形破坏过程的混沌特征研究[D]. 刘冬桥.中国矿业大学（北京） 2014
[2]低渗油藏水力脉冲波辅助深度酸化降压增注技术研究[D]. 饶鹏.中国石油大学（华东） 2013
本文编号：3266688
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