论文题目: 岩体渗流的流固耦合问题及其工程应用
论文类型: 硕士论文
论文专业: 流体力学
作者: 田杰
导师: 刘先贵
关键词: 岩体渗流,流固耦合,数值模拟,有限元,套管损坏
文献来源: 中国科学院研究生院（渗流流体力学研究所）
发表年度: 2005
论文摘要: 渗流中的流固耦合理论是最近国内外研究热点问题,在石油、土木、环境、地质、采矿等领域有广泛应用。本文在总结前人已有成果基础上,发展了流固耦合数学模型,并进行了数值模拟,用于解决实际工程问题。 首先,回顾和总结了岩体渗流中的一些基本概念,从流固耦合角度分析了其中参数的变化规律,参数间的相互影响体现其耦合效应,特别是对孔隙度,渗透率两个重要概念进行较多阐述;通过具体实验,分析了泥岩浸水的一些特点以及对岩石力学参数的影响;总结了有效应力公式不同表达形式,岩体应力场与渗流场之间相互作用通过有效应力公式相联系。 其次,基于有效应力原理,根据质量守恒,动量守恒等基本原理及Darcy定律推导了单重介质中单相渗流、两相渗流的耦合数学模型,双重介质中单相渗流、两相渗流的耦合数学模型,运用标准Galerkin有限元方法建立了关于变量u一p的有限元统一求解格式。 最后,从流固耦合角度出发分析了套管损坏问题,并对单井及井组进行了数值模拟,从计算结果得出了耦合作用下的套损力学机理,认为井筒周围孔隙压力梯度变化比较大,岩性较差、非均质性明显,则容易形成非对称孔隙压差,在其影响下极易形成非对称载荷造成套管损坏。根据实验和模拟研究结果给出了套损预防措施:控制局部注采平衡,防止产生较大孔隙压力梯度,是控制套损问题的关键。
论文目录:
第一章 绪论
1．1 研究的目的和意义
1．2 流固耦合理论国内外研究现状及发展趋势
1．3 研究思路及主要研究内容
1．4 论文创新点
第二章 岩体渗流基本概念
2．1 引言
2．2 岩体孔隙、裂隙结构特征
2．3 岩体渗流特性及水对岩石力学性质影响
2．4 岩石有效应力原理
2．5 岩石渗流过程中耦合效应
2．6 本章小结
第三章 单重介质流固耦合理论及其数值模拟
3．1 引言
3．2 单重介质单相渗流耦合数学模型及有限元离散
3．3 单重介质两相渗流耦合数学模型及有限元离散
3．4 岩石介质力学模型
3．5 本章小结
第四章 双重介质流固耦合理论及其数值模拟
4．1 引言
4．2 双重介质单相渗流耦合数学模型及有限元离散
4．3 双重介质两相渗流耦合数学模型及有限元离散
4．4 本章小结
第五章 流固耦合理论工程应用
5．1 引言
5．2 基于流固耦合理论的套损力学机理分析
5．3 套损数值模拟
5．4 本章小结
第六章 结论及认识
参考文献
发表文章目录
致谢
发布时间: 2005-10-13
参考文献
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