高压电脉冲水压致裂岩体宏细观损伤行为与规律研究

发布时间：2020-12-29 10:57

　　我国非常规天然气(页岩气、煤层气等)储量巨大,开发前景广阔。但由于我国大部分非常规天然气储层的孔裂隙不发育,渗透率极低,相比常规天然气藏开发难度大。利用水中脉冲放电冲击波可控、可重复的冲击特性,高压电脉冲水力压裂是强化非常规天然气抽采的重要手段。然而对于水压电脉冲致裂储层的宏细观损伤行为和致裂效果的精准评价,尚缺乏深入的研究。这对高压电脉冲水力压裂技术在非常规天然气储层增透领域的应用非常不利,因此需要进一步研究发现储层致裂增透损伤行为以及裂隙扩展、演化、分布规律的评价。通过研究裂纹损伤起始、断裂准则及应力应变等效性原则,推导出高压电脉冲水压致裂岩体不同加载条件下岩体宏细观损伤变量,建立了液电耦合损伤本构模型和损失本构方程,结合水压电脉冲物理试验及数值分析,揭示岩体水压电脉冲裂缝损伤扩展规律。取得主要成果如下:(1)总结并归纳了现存国内外应用较为广泛的水压致裂岩体技术,对比分析课题组自主研发的高压电脉冲水压致裂技术在工程实际应用过程中具有的可行性以及优越性;(2)理论推导得出液电耦合状态下岩样的损伤本构方程及损伤变量的表达方式,并将其嵌套进入数值模拟过程中,数值模拟得出的损伤变量结果与试... 

【文章来源】：内蒙古科技大学内蒙古自治区

【文章页数】：62 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

试验总体系统结构

超声波扫描区域划分

内蒙古科技大学硕士学位论文-25-图3.3划线后岩样图3.4超声波检测仪3.3.2试验步骤（1）试验前首先对1#、2#、3#、4#岩体试件各面进行超声波首波传播时间测试。（2）利用高压电脉冲水压致裂岩体试验平台，分别对1#、2#、3#、4#岩体试块在3MPa静水压力基础上对应加载0kV、9kV、11kV、13kV电压进行压裂试验，加载方案如表3.1所示。（3）待高压电脉冲水压加载试验完成后，将岩样从压力室取出。（4）利用超声波探伤仪对每块试件各面进行超声波首波传播时间测试，对应记录每组超声波声时传播时间，然后再转换成超声波的传播速度，分析岩体内部宏细观裂隙的产生情况。各面测得数据相似，仅以XY面以及对应面检测结果分析为例。表3.1静水压力和不同电压下的试验加载方案试验编号静水压力/MPa电压/kV130239343311133.3.3试验结果及分析1）1#岩样试件超声波检测结果分析

【参考文献】：
期刊论文
[1]高压电脉冲水力压裂法煤层气增透的试验与数值模拟[J]. 鲍先凯,杨东伟,段东明,武晋文.  岩石力学与工程学报. 2017(10)
[2]五阳煤矿本煤层瓦斯超前采动卸压抽采试验[J]. 吴仁伦,王继林,程辉,折志龙,王亚飞,张帆博,王东泽.  煤矿安全. 2017(02)
[3]基于高压电脉冲的水激波加载特性的实验研究[J]. 尹志强,赵金昌,贾少华,卞德存,闫东.  煤炭技术. 2016(06)
[4]基于高压电脉冲的煤体增透实验台[J]. 卞德存,闫东,贾少华,尹志强,张攀.  煤炭技术. 2015(08)
[5]我国煤与瓦斯共采:理论、技术与工程[J]. 谢和平,周宏伟,薛东杰,高峰.  煤炭学报. 2014(08)
[6]超临界CO2驱替煤层CH4装置及试验研究[J]. 梁卫国,张倍宁,韩俊杰,杨栋.  煤炭学报. 2014(08)
[7]水力压裂裂缝三维扩展ABAQUS数值模拟研究[J]. 张汝生,王强,张祖国,孙志宇,林鑫.  石油钻采工艺. 2012(06)
[8]采动煤岩体瓦斯通道形成机制及演化规律[J]. 张勇,许力峰,刘珂铭,李艳君,张保,李伟斌.  煤炭学报. 2012(09)
[9]近距离煤层群采动卸压规律及瓦斯抽采技术[J]. 张西斌,张勇,刘传安,李春元,王祖发.  煤矿安全. 2011(12)
[10]甲烷及二氧化碳在不同煤阶煤内部的吸附扩散行为[J]. 张登峰,崔永君,李松庚,宋文立,林伟刚.  煤炭学报. 2011(10)

博士论文
[1]脆性材料的细观损伤理论和损伤结构的安定分析[D]. 冯西桥.清华大学 1995



本文编号：2945526