頁巖氣資源是一種近年來國家能源開發(fā)的重點(diǎn),因其豐富的儲存量,以及其巨大的開發(fā)價值,近年來國內(nèi)外掀起了頁巖氣開發(fā)利用的高潮。隨著頁巖氣開發(fā)步伐加快,頁巖氣井井壁坍塌等安全事故頻發(fā),頁巖氣井的井壁穩(wěn)定性研究必要性日趨顯著。工程實(shí)際發(fā)現(xiàn),頁巖井壁的物理力學(xué)特性是影響頁巖氣井穩(wěn)定的重要因素,而水的作用又是削弱巖石力學(xué)特性的重要誘因,除此之外,巖石的破壞往往又具有典型的時間效應(yīng),針對這些問題,本文從巖石力學(xué)的角度,采用室內(nèi)試驗(yàn),理論分析、數(shù)值模擬相結(jié)合的綜合分析方法,對頁巖力學(xué)特性及井壁圍巖穩(wěn)定性進(jìn)行系統(tǒng)的分析和深入的研究。論文的主要內(nèi)容和成果如下:(1)現(xiàn)場采取龍馬溪組頁巖巖樣,加工成標(biāo)準(zhǔn)圓柱體試樣和含鉆孔頁巖試樣,利用TFD-2000微機(jī)伺服控制巖石三軸流變試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行室內(nèi)常規(guī)三軸壓縮試驗(yàn)及有水壓作用的三軸壓縮試驗(yàn),分析頁巖的基本力學(xué)特性。(2)考慮頁巖時效特征,進(jìn)行室內(nèi)頁巖力學(xué)特性試驗(yàn),包括實(shí)體試樣和鉆孔頁巖試樣的三軸蠕變試驗(yàn);并在此基礎(chǔ)上,針對鉆孔頁巖試樣,進(jìn)行了高應(yīng)力和高水壓作用下的三軸蠕變試驗(yàn)。運(yùn)用巖石蠕變理論,探討巖石的蠕變特性,研究頁巖的蠕變破壞機(jī)理。(3)根據(jù)頁巖蠕變曲線特征,基...

【文章頁數(shù)】：81 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
1 緒論
    1.1 選題的背景與研究意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 頁巖基本力學(xué)特性研究現(xiàn)狀
        1.2.2 巖石流變試驗(yàn)研究
        1.2.3 巖石流變本構(gòu)模型研究
        1.2.4 頁巖氣井井壁穩(wěn)定性研究
        1.2.5 數(shù)值模擬及工程應(yīng)用研究
    1.3 主要研究內(nèi)容
        1.3.1 頁巖基本物理力學(xué)性質(zhì)研究
        1.3.2 頁巖流變特性研究
        1.3.3 深井頁巖流變本構(gòu)模型研究
        1.3.4 典型油氣井工程數(shù)值模擬及井壁穩(wěn)定性研究
    1.4 技術(shù)路線
2 頁巖基本力學(xué)特性室內(nèi)試驗(yàn)研究
    2.1 試驗(yàn)概況
        2.1.1 試驗(yàn)設(shè)備及試件制備
        2.1.2 試驗(yàn)方法
        2.1.3 試驗(yàn)方案
    2.2 實(shí)體頁巖試樣變形特性分析
        2.2.1 應(yīng)力應(yīng)變曲線分析
        2.2.2 試樣破壞特性分析
    2.3 鉆孔頁巖試樣變形特性分析
        2.3.1 試驗(yàn)結(jié)果
        2.3.2 應(yīng)力應(yīng)變分析
        2.3.3 抗剪強(qiáng)度分析
        2.3.4 Mohr-Coulomb破壞準(zhǔn)則及其參數(shù)識別
        2.3.5 巖石試樣破壞特性
    2.4 本章小結(jié)
3 頁巖流變特性試驗(yàn)研究
    3.1 試驗(yàn)概況
        3.1.1 試驗(yàn)設(shè)備
        3.1.2 試驗(yàn)方法
        3.1.3 試驗(yàn)方案
    3.2 實(shí)體頁巖流變特性分析
        3.2.1 蠕變特性分析
        3.2.2 破壞特征分析
    3.3 鉆孔頁巖流變特性分析
        3.3.1 鉆孔型試樣蠕變特性分析
        3.3.2 流固耦合作用下鉆孔頁巖試樣蠕變曲線特性分析
        3.3.3 破壞特征分析
    3.4 本章小結(jié)
4 考慮時效特征的頁巖蠕變模型研究
    4.1 元件模型理論
    4.2 巖石蠕變模型
    4.3 Cvisc模型
    4.4 Cvisc模型參數(shù)識別
    4.5 本章小結(jié)
5 考慮時效特征的頁巖氣井井壁穩(wěn)定性分析
    5.1 頁巖氣井壁圍巖應(yīng)力
    5.2 數(shù)值模擬計(jì)算模型及參數(shù)選取
        5.2.1 FLAC^3D簡介
        5.2.2 計(jì)算模型
        5.2.3 計(jì)算參數(shù)選取
    5.3 井壁穩(wěn)定性分析
        5.3.1 無水壓作用下井壁穩(wěn)定性分析
        5.3.2 水壓作用下井壁穩(wěn)定性分析
    5.4 本章小結(jié)
6 主要結(jié)論與展望
    6.1 主要結(jié)論
    6.2 后續(xù)研究工作展望
致謝
參考文獻(xiàn)
作者在攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論著及取得的科研成果



本文編號：3798597