發(fā)布時間：2017-11-01 19:30

  本文關鍵詞：沖擊作用下巖石裂紋長度預測模型及數(shù)值模擬研究

  更多相關文章： 沖擊破巖 裂紋長度 離散元 巖石破碎 數(shù)學模型

【摘要】：為研究動載侵入巖石過程中的裂紋演化規(guī)律和預測裂紋長度,根據(jù)牛頓第二定律及波動理論,建立了巖石在沖擊過程中的最大沖擊力與沖擊速度間的數(shù)學模型,結合巖石在靜載作用下的載荷與裂紋長度間的關系,建立了巖石在沖擊載荷作用下形成裂紋的長度預測模型,并利用離散元數(shù)值模擬方法研究了巖石動態(tài)破碎過程中裂紋的形成與擴展特征以及沖擊速度對裂紋長度的影響規(guī)律。分析研究發(fā)現(xiàn),巖石在沖擊力作用下形成的裂紋以張性裂紋為主,且徑向裂紋向著巖石自由表面擴展,側(cè)向裂紋從損傷區(qū)萌生并向巖石內(nèi)部逐漸擴展;徑向裂紋長度和側(cè)向裂紋長度均與沖擊速度呈冪函數(shù)關系,數(shù)值模擬結果與理論模型結果基本吻合;沖擊速度由15m/s增大至35m/s,巖石的破碎范圍和破碎深度逐漸增大,形成的徑向裂紋長度從3.47mm增大到9.03mm,側(cè)向裂紋長度從7.29mm增大到14.58mm。研究結果為研究巖石的動載侵入斷裂和動態(tài)破碎機理提供了理論依據(jù)。
【作者單位】： 中國石油大學(北京)石油工程學院;油氣資源與探測國家重點實驗室(中國石油大學(北京));
【關鍵詞】： 沖擊破巖 裂紋長度 離散元 巖石破碎 數(shù)學模型
【基金】：國家杰出青年科學基金項目“石油工程巖石力學”(編號:51325402)資助
【分類號】：TE21
【正文快照】： 在石油鉆井中,沖擊破巖是破碎量大、速度快、效率較高的一種破巖方式,也是提高深井鉆井速度的一種行之有效的方法。巖石在沖擊力作用下的破碎問題一直受到國內(nèi)外學者的廣泛關注,研究該過程的規(guī)律對于提高沖擊破巖效率、降低能耗和指導鉆頭設計都有重要意義[1-3]。在巖石動態(tài)破，

本文編號：1128215