本文主要研究内容
作者熊贵明（2019）在《含有结构面干热岩井筒变形破坏规律模拟分析》一文中研究指出：我国干热岩资源储量丰富,且干热岩能源比太阳能、风能等更稳定,对环境影响较小,干热岩清洁能源发电是未来能源革命的趋势。而干热岩大多赋存于高温高压、结构面发育地层中,岩体的物理力学性质在多物理场耦合作用下发生了变化,造成了钻井过程中井壁容易失稳,同时也增加了在多物理场耦合作用下维持干热岩井壁稳定的难度,因此研究在多物理场耦合作用下含结构面干热岩井壁稳定性具有重要的理论和工程意义。为了更好地开发干热岩,本文以建设国家干热岩开发示范基地为契点,结合各个干热岩靶区勘查成果获得的地质资料,对干热岩物理力学性质进行表征,进而构建地质模型,基于传热学、弹塑性力学和岩石力学理论,建立热弹塑性和热粘弹性热力学耦合方程,相应地分别采用Mohr-Coulomb(M-C)和Drucker-Prager(D-P)强度准则,运用COMSOL软件进行三维数值模拟,研究钻井过程中,在不同温度、最大水平应力、井径、结构面厚度、结构面倾角、裂隙条数等因素影响下的干热岩井筒变形破坏规律,进而确定干热岩井筒围岩损伤破坏区域。(1)分析干热岩地质结构特征及物理力学特性,得到如下结论:1)干热岩大多位于隆起断裂、沉降盆地和岩浆活动频繁地区,近期发生构造运动,受到岩浆侵入,并且具有良好的的沉积盖层。2)150℃~400℃之间,干热岩中热物理力学参数变化较大,与岩石内部的空隙裂隙结构、层间水及结构水脱去和矿物分解有关。(2)根据室内试验地质模型建立几何力学模型,将干热岩分别视为热弹塑性体和热粘弹性体,建立了相应地热力耦合数学模型,在弹塑性模型中利用M-C强度准则判断井壁是否失稳,而在粘弹性模型中采用D-P强度准则判断井壁是否失稳,利用COMSOL软件进行数值模拟,研究不同条件下干热岩井筒变形破坏规律,得到如下结论:1)在弹塑性和粘弹性模型中,干热岩井壁温度场呈现出对称性、相似性、局限性、矢量性和差异性。2)在弹塑性和粘弹性模型中,干热岩井筒的应力场也具有对称性、一致性、范围性和差异性等分布规律。井筒的径向应力和切向应力并不符合线弹性解,且二者之差的最大值并未出现在井壁处,可见井筒发生破坏位置不一定在井壁,可能在距井壁一定距离的某个位置处。3)在弹塑性模型中,结构面处井壁优先破坏;而粘弹性模型中,干热岩井壁具体什么部位优先破坏与岩石所受边界条件有关。4)在弹塑性模型中,温度越低,最大水平应力越小,结构面厚度越小,结构面倾角为15?时,裂隙条数越小,对井壁稳定性越有利;而在粘弹性模型中,温度越低,最大水平应力越小,结构面厚度越小,结构面倾角越大,对井壁稳定性越有利;但两个模型均可以找到使得井壁最稳定的最佳井径。5)在粘弹性模型中,干热岩井壁蠕变过程只经历了初始蠕变和等速蠕变两个阶段,没有加速蠕变阶段。(3)研究热力耦合作用下含结构面干热岩井筒围岩损伤破坏,得到如下结论:1)从损伤区域来看,无论弹塑性还是粘弹性模型,干热岩井筒围岩损伤都在井壁周围或结构面处,结构面处损伤范围始终大于花岗岩,且在150℃~250℃时,弹塑性模型模拟结果更加符合实际工程经验,250℃~400℃时,粘弹性模型更加适用。2)从损伤半径来看,温度、井径、结构面倾角和裂隙条数对干热岩井筒损伤半径影响较大。3)从损伤体积比来看,温度、井径和裂隙条数是弹塑性和粘弹性模型中造成干热岩井筒损伤差异的主要因素。
Abstract
wo guo gan re yan zi yuan chu liang feng fu ,ju gan re yan neng yuan bi tai yang neng 、feng neng deng geng wen ding ,dui huan jing ying xiang jiao xiao ,gan re yan qing jie neng yuan fa dian shi wei lai neng yuan ge ming de qu shi 。er gan re yan da duo fu cun yu gao wen gao ya 、jie gou mian fa yo de ceng zhong ,yan ti de wu li li xue xing zhi zai duo wu li chang ou ge zuo yong xia fa sheng le bian hua ,zao cheng le zuan jing guo cheng zhong jing bi rong yi shi wen ,tong shi ye zeng jia le zai duo wu li chang ou ge zuo yong xia wei chi gan re yan jing bi wen ding de nan du ,yin ci yan jiu zai duo wu li chang ou ge zuo yong xia han jie gou mian gan re yan jing bi wen ding xing ju you chong yao de li lun he gong cheng yi yi 。wei le geng hao de kai fa gan re yan ,ben wen yi jian she guo jia gan re yan kai fa shi fan ji de wei qi dian ,jie ge ge ge gan re yan ba ou kan cha cheng guo huo de de de zhi zi liao ,dui gan re yan wu li li xue xing zhi jin hang biao zheng ,jin er gou jian de zhi mo xing ,ji yu chuan re xue 、dan su xing li xue he yan dan li xue li lun ,jian li re dan su xing he re nian dan xing re li xue ou ge fang cheng ,xiang ying de fen bie cai yong Mohr-Coulomb(M-C)he Drucker-Prager(D-P)jiang du zhun ze ,yun yong COMSOLruan jian jin hang san wei shu zhi mo ni ,yan jiu zuan jing guo cheng zhong ,zai bu tong wen du 、zui da shui ping ying li 、jing jing 、jie gou mian hou du 、jie gou mian qing jiao 、lie xi tiao shu deng yin su ying xiang xia de gan re yan jing tong bian xing po huai gui lv ,jin er que ding gan re yan jing tong wei yan sun shang po huai ou yu 。(1)fen xi gan re yan de zhi jie gou te zheng ji wu li li xue te xing ,de dao ru xia jie lun :1)gan re yan da duo wei yu long qi duan lie 、chen jiang pen de he yan jiang huo dong pin fan de ou ,jin ji fa sheng gou zao yun dong ,shou dao yan jiang qin ru ,bing ju ju you liang hao de de chen ji gai ceng 。2)150℃~400℃zhi jian ,gan re yan zhong re wu li li xue can shu bian hua jiao da ,yu yan dan nei bu de kong xi lie xi jie gou 、ceng jian shui ji jie gou shui tuo qu he kuang wu fen jie you guan 。(2)gen ju shi nei shi yan de zhi mo xing jian li ji he li xue mo xing ,jiang gan re yan fen bie shi wei re dan su xing ti he re nian dan xing ti ,jian li le xiang ying de re li ou ge shu xue mo xing ,zai dan su xing mo xing zhong li yong M-Cjiang du zhun ze pan duan jing bi shi fou shi wen ,er zai nian dan xing mo xing zhong cai yong D-Pjiang du zhun ze pan duan jing bi shi fou shi wen ,li yong COMSOLruan jian jin hang shu zhi mo ni ,yan jiu bu tong tiao jian xia gan re yan jing tong bian xing po huai gui lv ,de dao ru xia jie lun :1)zai dan su xing he nian dan xing mo xing zhong ,gan re yan jing bi wen du chang cheng xian chu dui chen xing 、xiang shi xing 、ju xian xing 、shi liang xing he cha yi xing 。2)zai dan su xing he nian dan xing mo xing zhong ,gan re yan jing tong de ying li chang ye ju you dui chen xing 、yi zhi xing 、fan wei xing he cha yi xing deng fen bu gui lv 。jing tong de jing xiang ying li he qie xiang ying li bing bu fu ge xian dan xing jie ,ju er zhe zhi cha de zui da zhi bing wei chu xian zai jing bi chu ,ke jian jing tong fa sheng po huai wei zhi bu yi ding zai jing bi ,ke neng zai ju jing bi yi ding ju li de mou ge wei zhi chu 。3)zai dan su xing mo xing zhong ,jie gou mian chu jing bi you xian po huai ;er nian dan xing mo xing zhong ,gan re yan jing bi ju ti shen me bu wei you xian po huai yu yan dan suo shou bian jie tiao jian you guan 。4)zai dan su xing mo xing zhong ,wen du yue di ,zui da shui ping ying li yue xiao ,jie gou mian hou du yue xiao ,jie gou mian qing jiao wei 15?shi ,lie xi tiao shu yue xiao ,dui jing bi wen ding xing yue you li ;er zai nian dan xing mo xing zhong ,wen du yue di ,zui da shui ping ying li yue xiao ,jie gou mian hou du yue xiao ,jie gou mian qing jiao yue da ,dui jing bi wen ding xing yue you li ;dan liang ge mo xing jun ke yi zhao dao shi de jing bi zui wen ding de zui jia jing jing 。5)zai nian dan xing mo xing zhong ,gan re yan jing bi ru bian guo cheng zhi jing li le chu shi ru bian he deng su ru bian liang ge jie duan ,mei you jia su ru bian jie duan 。(3)yan jiu re li ou ge zuo yong xia han jie gou mian gan re yan jing tong wei yan sun shang po huai ,de dao ru xia jie lun :1)cong sun shang ou yu lai kan ,mo lun dan su xing hai shi nian dan xing mo xing ,gan re yan jing tong wei yan sun shang dou zai jing bi zhou wei huo jie gou mian chu ,jie gou mian chu sun shang fan wei shi zhong da yu hua gang yan ,ju zai 150℃~250℃shi ,dan su xing mo xing mo ni jie guo geng jia fu ge shi ji gong cheng jing yan ,250℃~400℃shi ,nian dan xing mo xing geng jia kuo yong 。2)cong sun shang ban jing lai kan ,wen du 、jing jing 、jie gou mian qing jiao he lie xi tiao shu dui gan re yan jing tong sun shang ban jing ying xiang jiao da 。3)cong sun shang ti ji bi lai kan ,wen du 、jing jing he lie xi tiao shu shi dan su xing he nian dan xing mo xing zhong zao cheng gan re yan jing tong sun shang cha yi de zhu yao yin su 。
论文参考文献
论文详细介绍
论文作者分别是来自太原理工大学的熊贵明，发表于刊物太原理工大学2019-07-26论文，是一篇关于干热岩论文,花岗岩论文,结构面论文,热力学耦合模型论文,井壁稳定性论文,损伤区域论文,太原理工大学2019-07-26论文的文章。本文可供学术参考使用，各位学者可以免费参考阅读下载，文章观点不代表本站观点，资料来自太原理工大学2019-07-26论文网站，若本站收录的文献无意侵犯了您的著作版权，请联系我们删除。
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