我國干熱巖資源儲量豐富,且干熱巖能源比太陽能、風(fēng)能等更穩(wěn)定,對環(huán)境影響較小,干熱巖清潔能源發(fā)電是未來能源革命的趨勢。而干熱巖大多賦存于高溫高壓、結(jié)構(gòu)面發(fā)育地層中,巖體的物理力學(xué)性質(zhì)在多物理場耦合作用下發(fā)生了變化,造成了鉆井過程中井壁容易失穩(wěn),同時也增加了在多物理場耦合作用下維持干熱巖井壁穩(wěn)定的難度,因此研究在多物理場耦合作用下含結(jié)構(gòu)面干熱巖井壁穩(wěn)定性具有重要的理論和工程意義。為了更好地開發(fā)干熱巖,本文以建設(shè)國家干熱巖開發(fā)示范基地為契點(diǎn),結(jié)合各個干熱巖靶區(qū)勘查成果獲得的地質(zhì)資料,對干熱巖物理力學(xué)性質(zhì)進(jìn)行表征,進(jìn)而構(gòu)建地質(zhì)模型,基于傳熱學(xué)、彈塑性力學(xué)和巖石力學(xué)理論,建立熱彈塑性和熱粘彈性熱力學(xué)耦合方程,相應(yīng)地分別采用Mohr-Coulomb(M-C)和Drucker-Prager(D-P)強(qiáng)度準(zhǔn)則,運(yùn)用COMSOL軟件進(jìn)行三維數(shù)值模擬,研究鉆井過程中,在不同溫度、最大水平應(yīng)力、井徑、結(jié)構(gòu)面厚度、結(jié)構(gòu)面傾角、裂隙條數(shù)等因素影響下的干熱巖井筒變形破壞規(guī)律,進(jìn)而確定干熱巖井筒圍巖損傷破壞區(qū)域。(1)分析干熱巖地質(zhì)結(jié)構(gòu)特征及物理力學(xué)特性,得到如下結(jié)論:1)干熱巖大多位于隆起斷裂、沉降盆地和巖漿活動...

【文章頁數(shù)】：167 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 課題研究背景和意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 干熱巖鉆井工程現(xiàn)狀
        1.2.2 高溫高壓井筒變形破壞研究方法
        1.2.3 高溫高壓下井筒變形破壞規(guī)律
    1.3 研究存在的問題
    1.4 研究內(nèi)容和技術(shù)路線
        1.4.1 研究內(nèi)容
        1.4.2 技術(shù)路線
第二章 干熱巖地質(zhì)結(jié)構(gòu)分析及物理力學(xué)特性
    2.1 干熱巖的地質(zhì)結(jié)構(gòu)
        2.1.1 干熱巖的成因類型
        2.1.2 干熱巖的地質(zhì)構(gòu)造
    2.2 結(jié)構(gòu)面地質(zhì)模型的建立
        2.2.1 結(jié)構(gòu)面的識別
        2.2.2 結(jié)構(gòu)面的測量要素
        2.2.3 干熱巖結(jié)構(gòu)面的表征
        2.2.4 室內(nèi)試驗(yàn)地質(zhì)模型構(gòu)建
    2.3 干熱巖的物理力學(xué)特性
        2.3.1 物理特性
        2.3.2 力學(xué)特性
    2.4 本章小結(jié)
第三章 基于熱彈塑性理論的含結(jié)構(gòu)面井筒變形破壞規(guī)律的數(shù)值試驗(yàn)研究
    3.1 熱力耦合作用下井筒彈塑性變形分析理論
        3.1.1 井筒熱彈性受力分析
        3.1.2 巖石的強(qiáng)度準(zhǔn)則
        3.1.3 含結(jié)構(gòu)面巖石強(qiáng)度準(zhǔn)則
        3.1.4 坍塌壓力
        3.1.5 損傷區(qū)域的判定準(zhǔn)則
    3.2 基于COMSOL多場耦合的數(shù)值試驗(yàn)方法
        3.2.1 COMSOL軟件簡介
        3.2.2 物理模型的建立與有限元網(wǎng)格剖分
        3.2.3 巖體和結(jié)構(gòu)面物理力學(xué)參數(shù)
        3.2.4 邊界條件
        3.2.5 數(shù)值試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)
        3.2.6 監(jiān)測線的布置
    3.3 不同條件下含結(jié)構(gòu)面干熱巖鉆孔變形規(guī)律分析
        3.3.1 不同溫度下鉆孔變形規(guī)律
        3.3.2 不同應(yīng)力狀態(tài)下鉆孔變形規(guī)律
        3.3.3 不同井徑下鉆孔變形規(guī)律
        3.3.4 不同結(jié)構(gòu)面厚度下鉆孔變形規(guī)律
        3.3.5 不同結(jié)構(gòu)面傾角下鉆孔變形規(guī)律
        3.3.6 裂隙條數(shù)對鉆孔變形的影響規(guī)律
    3.4 本章小結(jié)
第四章 基于熱粘彈性理論的含結(jié)構(gòu)面井筒變形破壞規(guī)律數(shù)值試驗(yàn)研究
    4.1 熱力耦合作用下井筒粘彈性變形分析理論
        4.1.1 井筒熱粘彈性力學(xué)模型
        4.1.2 巖石強(qiáng)度準(zhǔn)則
        4.1.3 損傷區(qū)域判定準(zhǔn)則
    4.2 基于COMSOL多場耦合的數(shù)值試驗(yàn)方法
        4.2.1 物理模型的建立與有限元網(wǎng)格剖分
        4.2.2 巖體和結(jié)構(gòu)面物理力學(xué)參數(shù)
        4.2.3 邊界條件
        4.2.4 數(shù)值試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)
        4.2.5 監(jiān)測線的布置
    4.3 不同條件下含結(jié)構(gòu)面干熱巖鉆孔變形規(guī)律分析
        4.3.1 不同溫度下鉆孔變形規(guī)律
        4.3.2 不同應(yīng)力狀態(tài)下鉆孔變形規(guī)律
        4.3.3 不同井徑下鉆孔變形規(guī)律
        4.3.4 不同結(jié)構(gòu)面厚度下鉆孔變形規(guī)律
        4.3.5 不同結(jié)構(gòu)面傾角下鉆孔變形規(guī)律
        4.3.6 裂隙條數(shù)對鉆孔變形的影響規(guī)律
    4.4 本章小結(jié)
第五章 熱力耦合作用下含結(jié)構(gòu)面干熱巖井筒圍巖損傷破壞研究
    5.1 不同溫度下鉆孔圍巖損傷區(qū)域分布
        5.1.1 損傷區(qū)域
        5.1.2 損傷半徑
        5.1.3 損傷體積比
    5.2 不同應(yīng)力水平下鉆孔圍巖損傷區(qū)域分布
        5.2.1 損傷區(qū)域
        5.2.2 損傷半徑
        5.2.3 損傷體積比
    5.3 不同井徑下鉆孔圍巖損傷區(qū)域分布
        5.3.1 損傷區(qū)域
        5.3.2 損傷半徑
        5.3.3 損傷體積比
    5.4 不同結(jié)構(gòu)面厚度下鉆孔圍巖損傷區(qū)域分布
        5.4.1 損傷區(qū)域
        5.4.2 損傷半徑
        5.4.3 損傷體積比
    5.5 不同結(jié)構(gòu)面傾角下鉆孔圍巖損傷區(qū)域分布
        5.5.1 損傷區(qū)域
        5.5.2 損傷半徑
        5.5.3 損傷體積比
    5.6 不同裂隙條數(shù)下鉆孔圍巖損傷區(qū)域分布
        5.6.1 損傷區(qū)域
        5.6.2 損傷半徑
        5.6.3 損傷體積比
    5.7 本章小結(jié)
第六章 結(jié)論與展望
    6.1 論文結(jié)論
    6.2 論文不足與展望
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀碩士學(xué)位期間的學(xué)術(shù)成果



本文編號：3788878