温度作用下泥页岩的力学性能研究

发布时间：2023-02-25 20:26

　　页岩气在地球上储量丰饶,而且目前是世界各国勘查开发的重点研究目标。其在中国范围内分布广,故更是未来国内能源供应的热门资源。而页岩气产自页岩,同时页岩还是是页岩气的储层及盖层岩石,故页岩的物理力学特性对页岩气的开发有着直接的影响。但对深部页岩的热-力耦合效应的研究少之又少,且试验条件有限。因此,本文通过单轴压缩试验、实时高温高压下三轴压缩试验研究不同热-力作用下对泥页岩力学性质的影响以及其脆性评价指数,内容如下:(1)通过对常温下泥页岩进行了单轴压缩试验研究其单轴抗压强度,以及对不同实时温度作用下的泥页岩进行了三轴室内压缩试验,研究表明泥页岩的物理力学特性随着不同实时温度作用,展现的规律并不相同。这表明泥页岩的物理力学特性有较强的温度效应;而且当围压不断提高会使泥页岩的脆-延转换主控因素发生改变,施加的围压越高,温度效应的影响越大。(2)通过高温高压岩石三轴试验系统对不同实时温度作用下的泥页岩进行试验,提出一种新型基于岩石能量转化平衡的能量脆性评价系数B,该评价系数由峰值强度和残余强度、弹性模量、峰值应变、残余应变等多因素建立,该脆性评价系数能够较好的对实时高温高压下泥页岩三轴压缩试验结...

【文章页数】：81 页

【学位级别】：硕士

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摘要
abstract
1 绪论
    1.1 选题研究背景及研究意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 岩石热物理力学参数研究现状
        1.2.2 岩石脆性评价指数研究现状
        1.2.3 岩石损伤统计本构模型研究现状
    1.3 研究目标和研究内容
        1.3.1 研究目标
        1.3.2 研究内容
    1.4 试验方案和技术路线
        1.4.1 拟采取的试验方案
        1.4.2 具体技术路线
2 泥页岩常规物理参数测试
    2.1 研究区地质概况
    2.2 岩样准备
    2.3 岩样加工
    2.4 岩样的分组编号
    2.5 岩样常规物理参数测试
        2.5.1 纵波波速测试
        2.5.2 含水率测试
        2.5.3 岩样内部物质成分分析
        2.5.4 密度测试
3 泥页岩的力学试验研究
    3.1 岩石力学试验系统
        3.1.1 主要技术指标
        3.1.2 试验机基本原理
    3.2 试验方案
        3.2.1 单轴压缩试验方案
        3.2.2 三轴压缩试验方案
    3.3 单轴压缩试验结果研究
        3.3.1 常温单轴压缩试验下泥页岩应力-应变曲线
        3.3.2 常温单轴压缩试验下泥页岩破坏模式分析
    3.4 高温高压下三轴压缩实验结果及分析
        3.4.1 三轴压缩试验下页岩全应力-应变曲线
        3.4.2 泥页岩三轴压缩试验结果及分析
        3.4.3 摩尔应力圆
        3.4.4 泥页岩力学性质与围压的关系
        3.4.5 泥页岩力学性质与温度的关系
        3.4.6 热-力耦合下泥页岩力学性质研究
        3.4.7 高温高压下三轴压缩试验下泥页岩破坏模式分析
        3.4.8 温度作用对脆-延转化的影响
    3.5 基于全应力-应变曲线对泥页岩脆性评价系数的研究
        3.5.1 脆性评价系数的建立
        3.5.2 脆性指标分析与计算
        3.5.3 围压对页岩脆性的影响
        3.5.4 温度对页岩脆性的影响
        3.5.5 热-力耦合下泥页岩的脆性研究
    3.6 本章小结
4 泥页岩统计损伤本构模型研究
    4.1 建立岩石统计损伤本构模型
        4.1.1 建立损伤演化方程
        4.1.2 建立岩石统计损伤本构模型
        4.1.3 损伤本构模型统计参数
        4.1.4 热-力耦合作用下泥页岩的损伤本构模型
    4.2 模型验证
        4.2.1 模型参数计算与验证
        4.2.2 模型参数与温度及围压的关系
        4.2.3 热-力耦合下模型参数的研究
    4.3 本章小结
5 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
致谢
参考文献



本文编号：3749138