基于扩展有限元泥页岩井壁围岩裂纹扩展数值模拟研究

发布时间：2022-02-22 09:25

　　随着泥页岩气井的大规模勘探开发,国内外研究者对泥页岩井壁稳定这一问题非常重视,一直致力于该问题的研究。然而,随着对井壁稳定问题的深入研究,研究者发现岩石的最终宏观断裂的原因与其内部微结构和微缺陷有关。因此,对泥页岩井壁围岩中的微裂缝以及微缺陷进行研究是必不可少的。本文针对泥页岩井壁围岩为研究对象进行了以下研究内容:（1）通过对西峰油田某区块油井泥页岩层段的岩心进行实验得出:流体作用泥页岩井壁后对井壁产生的变化主要是由伊利石、蒙脱石、高岭石以及绿泥石引起,泥页岩离子交换容量以及比表面积与泥页岩黏土矿物的水化反应程度呈正相关。（2）通过对岩心样品在室内进行三轴强度实验以获取目标层段的岩石力学参数以及确定岩石力学参数的范围值。通过实验可以得出:由于岩样所在层位的非均质性以及各向异性比较明显会导致不同的取心方向会造成岩石弹性模量、泊松比以及抗压强度参数的变化。（3）通过ABAQUS建立井壁受压的有限元裂缝扩展模型,井壁含有贯穿裂纹的有限元模型以及水平地应力下的三维裂缝扩展模型。从岩石力学参数、岩石断裂强度以及地应力的前提下通过数值模拟,研究杨氏模量、泊松比、钻井液、孔隙度等对井壁微裂缝以及微缺... 

【文章来源】：西安石油大学陕西省

【文章页数】：60 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究目的及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 国外井壁稳定性研究
        1.2.2 国内井壁稳定性研究
        1.2.3 国内外研究现状总结
    1.3 技术路线及主要研究内容
        1.3.1 技术路线
        1.3.2 主要研究内容
第二章 泥页岩储层特性及岩石力学参数分析
    2.1 泥页岩储层特性分析
        2.1.1 岩心获取与处理
        2.1.2 泥页岩矿物特性分析
        2.1.3 泥页岩理化性分析
    2.2 泥页岩储层岩石力学参数分析
        2.2.1 岩石力学性质以及岩石力学参数
        2.2.2 岩石力学参数获取
    2.3 本章小结
第三章 泥页岩储层井壁围岩裂纹扩展及数值模拟理论
    3.1 ABAQUS有限元软件介绍
        3.1.1 ABAQUS简介
        3.1.2 ABAQUS分析过程
    3.2 扩展有限元理论
        3.2.1 扩展有限元简介
        3.2.2 裂纹扩展的建模方法
        3.2.3 裂纹扩展的几何描述方法
    3.3 岩石断裂理论与准则
        3.3.1 Griffith的最大拉应力脆断理论
        3.3.2 修正的Griffith最大拉应力理论
        3.3.3 应力强度因子
        3.3.4 J积分断裂准则
        3.3.5 能量法
    3.4 本章小结
第四章 泥页岩井壁围岩裂纹扩展数值模拟研究
    4.1 岩石力学参数对裂缝扩展程度的影响
        4.1.1 几何模型与网格划分
        4.1.2 数值模拟过程
        4.1.3 数值模拟结果
        4.1.4 结果分析
    4.2 断裂强度对裂缝扩张的影响
        4.2.1 几何模型与网格划分
        4.2.2 数值模拟过程
        4.2.3 数值模拟结果
        4.2.4 结果分析
    4.3 地应力对裂缝扩展的影响
        4.3.1 几何模型的建立
        4.3.2 数值模拟过程
        4.3.3 数值模拟结果
        4.3.4 结果分析
    4.4 本章小结
第五章 结论
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间取得的学术成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]四川盆地南缘五峰—龙马溪组海相页岩压缩变形试验与破裂模式研究[J]. 徐添阳,琚宜文,黄骋,戚宇,朱洪建.  中国科学院大学学报. 2018(04)
[2]采用有限元法的某已建双悬臂梁式渡槽结构分析[J]. 程子悦,渠元闯,彭振辉,燕家琪,王庆.  特种结构. 2018(03)
[3]三维含表面裂隙岩体裂纹扩展数值模拟研究[J]. 魏玉寒,朱珍德,曹加兴,田源,邰俊.  河北工程大学学报(自然科学版). 2018(01)
[4]海水中阴极极化对X80钢应力腐蚀及氢脆敏感性的影响[J]. 胡茹萌,杜敏.  装备环境工程. 2018(03)
[5]起重机箱形梁贯穿裂纹尖端前沿形状简化研究[J]. 罗友红,吴晓,丁正男,杨海艳.  机械设计与制造. 2018(02)
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硕士论文
[1]渗流作用下泥页岩井壁损伤失稳研究[D]. 肖江.西安石油大学 2017
[2]页岩水平井应力—应变场分析及数值模拟[D]. 刘海峰.西安石油大学 2017
[3]基于扩展有限元的岩体中裂纹扩展规律研究[D]. 陈港.重庆大学 2013
[4]九龙山地区珍珠冲组砾岩储层改造技术研究[D]. 杨帆.长江大学 2012



本文编号：3639170