本文選題：脆性指數(shù)　切入點：折迭突變　出處：《東北石油大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：隨著科技的不斷發(fā)展,能源利用率也在不斷提高。我國煤層氣產(chǎn)量在21世紀已經(jīng)突破百億立方米,這代表我國煤層氣已經(jīng)處于快速發(fā)展的時期。而提高煤層氣產(chǎn)量的重要技術(shù)手段即為水力壓裂。為了更加高效的開采煤層氣,本文從煤巖體脆性以及煤巖體水力壓裂釋放能量的角度出發(fā)來研究煤巖體水力壓裂與煤巖體脆性之間的內(nèi)涵關(guān)系。本文主要研究內(nèi)容如下:(1)本文首先對煤巖體受載損傷破裂的研究現(xiàn)狀、巖體變形破壞的數(shù)值模擬、巖石聲發(fā)射以及突變理論進行了國內(nèi)外研究現(xiàn)狀的調(diào)研。了解了國內(nèi)外對于巖體受載損傷破裂及巖體突變的先進技術(shù)及理論。(2)本文介紹了多種巖體脆性表征的研究方法及理論,其中基于全應(yīng)力應(yīng)變曲線的脆性表征方法是應(yīng)用比較廣泛的。本文基于蔣東峰建立的基于損傷理論的脆性評價方法對巖體脆性指數(shù)進行研究,并對其進行評價試驗,基于損傷理論的脆性評價結(jié)果較好。(3)根據(jù)RFPA2D-Basic版數(shù)值模擬軟對12塊煤巖巖樣進行單軸壓縮,可以得到不同煤巖體的應(yīng)力應(yīng)變曲線,根據(jù)單軸壓縮得到的應(yīng)力應(yīng)變曲線以及上文的巖體脆性指數(shù),得到不同巖體的脆性。通過研究不同脆性巖體的聲發(fā)射信號及能量,研究煤巖體脆性與聲發(fā)射之間關(guān)系規(guī)律。(4)結(jié)合脆性指數(shù)與突變理論建立煤巖體損傷折迭突變模型,并根據(jù)煤巖體損傷折迭突變模型建立煤巖體損傷能量釋放量模型。通過RFPA2D-Flow版數(shù)值模擬軟件,對12塊煤巖巖樣進行水力壓裂數(shù)值模擬,根據(jù)不同煤巖體脆性的水力壓裂模擬結(jié)果,可以得到:巖體脆性越大,煤巖體水力壓裂越容易形成復(fù)雜縫網(wǎng)。分析層理以及圍壓對煤巖體水力壓裂的影響,研究結(jié)果說明層理角度越大,圍壓越小,煤巖體脆性越大,煤巖體水力壓裂越易形成較多的分支縫及復(fù)雜縫網(wǎng)。
[Abstract]:With the development of science and technology, energy efficiency is also increasing.The production of coalbed methane in China has exceeded 10 billion cubic meters in the 21st century, which means that the coal bed methane in China has been in a period of rapid development.Hydraulic fracturing is an important technical means to improve CBM production.In order to exploit coalbed methane more efficiently, this paper studies the intension relation between coal-rock hydraulic fracturing and coal-rock brittleness from the angle of coal rock mass brittleness and coal rock mass hydraulic fracturing releasing energy.The main contents of this paper are as follows: (1) in this paper, the current situation of research on the damage and fracture of coal and rock mass under load, numerical simulation of deformation and failure of rock mass, acoustic emission of rock and the theory of sudden change have been investigated at home and abroad.The advanced technology and theory of rock mass damage and fracture and rock mass catastrophe at home and abroad are understood. In this paper, several research methods and theories of rock mass brittleness characterization are introduced.The brittleness characterization method based on the full stress-strain curve is widely used.In this paper, the brittleness index of rock mass is studied based on damage theory established by Jiang Dongfeng.The brittleness evaluation results based on damage theory are good. (3) according to the numerical simulation of RFPA2D-Basic version, 12 samples of coal rock can be subjected to uniaxial compression, and the stress-strain curves of different coal and rock masses can be obtained.According to the stress-strain curve obtained by uniaxial compression and the brittleness exponent of rock mass mentioned above, the brittleness of different rock masses is obtained.By studying the acoustic emission signal and energy of different brittle rock mass, the relationship between coal and rock mass brittleness and acoustic emission is studied. (4) combined with brittleness exponent and catastrophe theory, the damage and folding catastrophe model of coal and rock mass is established.The energy release model of coal and rock damage is established according to the model of coal and rock mass damage.According to the hydraulic fracturing simulation results of different coal and rock brittleness, it can be concluded that the larger the rock mass brittleness, the easier it is to form a complex fracture network for hydraulic fracturing of coal and rock mass through the numerical simulation software of RFPA2D-Flow.The effects of bedding and confining pressure on hydraulic fracturing of coal and rock mass are analyzed. The results show that the greater the bedding angle, the smaller the confining pressure, the greater the brittleness of coal and rock mass, and the easier it is to form more branching fractures and complex fracture nets.
【學(xué)位授予單位】：東北石油大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TD311

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本文編號：1689800