本文關(guān)鍵詞：砂巖地層張裂縫擴(kuò)展有限元研究

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【摘要】：砂巖地層是主要的油氣儲(chǔ)集層。隨著油氣資源的不斷開(kāi)發(fā)利用,油氣勘探開(kāi)發(fā)方向逐漸從常規(guī)油氣藏轉(zhuǎn)向特殊油氣藏,其中裂縫性油氣藏的勘探開(kāi)發(fā)顯得尤為重要。在含有裂縫的砂巖儲(chǔ)集層中,裂縫延伸擴(kuò)展規(guī)律對(duì)我們開(kāi)發(fā)裂縫性油氣藏起著關(guān)鍵性的作用。本文從斷裂力學(xué)的角度分析砂巖地層張裂縫的擴(kuò)展機(jī)制,基于擴(kuò)展有限元方法在ABAQUS平臺(tái)對(duì)砂巖地層張裂縫進(jìn)行數(shù)值模擬研究,主要從三個(gè)方面來(lái)進(jìn)行模擬:第一,靜態(tài)模擬;通過(guò)ABAQUS軟件靜態(tài)模擬出砂巖地層中的單邊裂縫、中心裂縫等不同類型張裂縫所對(duì)應(yīng)的應(yīng)力強(qiáng)度因子,分析其網(wǎng)格密度、裂縫長(zhǎng)度、裂縫傾角等敏感性參數(shù)對(duì)應(yīng)力強(qiáng)度因子的影響,為裂縫擴(kuò)展的動(dòng)態(tài)分析做出鋪墊。第二,動(dòng)態(tài)擴(kuò)展模擬;利用在靜態(tài)模擬中獲取的應(yīng)力強(qiáng)度因子,對(duì)張裂縫擴(kuò)展進(jìn)行模擬,本文也對(duì)II型裂縫、I-II復(fù)合型裂縫進(jìn)行了模擬。第三,運(yùn)用砂巖裂縫的擴(kuò)展規(guī)律,對(duì)水力壓裂中不同時(shí)刻裂縫的長(zhǎng)度與寬度的關(guān)系進(jìn)行理論性的探討。最后得出:砂巖地層張裂縫是按照裂縫面近似直線擴(kuò)展的,II型裂縫、I-II復(fù)合型裂縫是先沿著裂縫面進(jìn)行擴(kuò)展,然后是按照最大周向拉應(yīng)力方向進(jìn)行擴(kuò)展。
【關(guān)鍵詞】：砂巖地層 張裂縫擴(kuò)展 ABAQUS 應(yīng)力強(qiáng)度因子
【學(xué)位授予單位】：西安石油大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TE31
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第一章 緒論8-16
• 1.1 問(wèn)題的提出及研究意義8-9
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-14
• 1.2.1 裂縫性儲(chǔ)層研究現(xiàn)狀9-10
• 1.2.2 裂縫擴(kuò)展方法國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-14
• 1.3 本文研究思路及主要內(nèi)容14-16
• 1.3.1 本文的技術(shù)路線14
• 1.3.2 本文的主要內(nèi)容14-16
• 第二章 砂巖地層裂縫相關(guān)理論研究及有限元原理16-29
• 2.1 砂巖相關(guān)物理特性16
• 2.1.1 砂巖脆性特征16
• 2.1.2 巖石的破裂過(guò)程16
• 2.2 裂縫類型16-17
• 2.3 裂縫發(fā)育的主要影響因素17
• 2.3.1 巖層巖性影響17
• 2.3.2 巖層厚度影響17
• 2.3.3 構(gòu)造部位影響17
• 2.4 裂縫對(duì)油氣田開(kāi)的影響17
• 2.5 線彈性斷裂力學(xué)判據(jù)17-25
• 2.5.1 裂縫的力學(xué)特征分類18-19
• 2.5.2 裂縫的尖端場(chǎng)19-23
• 2.5.3 裂縫擴(kuò)展能量釋放率23
• 2.5.4 應(yīng)力強(qiáng)度因子理論23-25
• 2.6 彈塑性斷裂力學(xué)理論25-26
• 2.6.1 彈塑性斷裂力學(xué)25-26
• 2.6.2 COD理論26
• 2.7 有限元法的原理26-29
• 2.7.1 位移函數(shù)和形函數(shù)27
• 2.7.2 單元應(yīng)變和應(yīng)力分析27
• 2.7.3 單元?jiǎng)偠染仃?/span>27-28
• 2.7.4 總剛度矩陣28
• 2.7.5 有限元法基本解題思路28-29
• 第三章 裂縫應(yīng)力強(qiáng)度因子有限元模擬仿真29-39
• 3.1 有限元模擬軟件簡(jiǎn)介29-32
• 3.1.1 ABAQUS簡(jiǎn)介29-30
• 3.1.2 ABAQUS軟件特點(diǎn)30-31
• 3.1.3 ABAQUS在石油工程中的適用性分析31
• 3.1.4 Python程序語(yǔ)言及特點(diǎn)31-32
• 3.2 靜態(tài)裂縫模擬32-38
• 3.2.1 砂巖地層單邊裂縫32-35
• 3.2.2 砂巖地層中心裂縫35-37
• 3.2.3 砂巖地層共線裂縫37-38
• 3.3 本章小結(jié)38-39
• 第四章 裂縫擴(kuò)展有限元仿真39-53
• 4.1 程序設(shè)計(jì)的思想與流程39-40
• 4.1.1 程序構(gòu)架39
• 4.1.2 裂縫擴(kuò)展仿真程序設(shè)計(jì)思路及流程39-40
• 4.2 裂縫的斷裂判據(jù)40-41
• 4.3 砂巖地層I型裂縫擴(kuò)展數(shù)值分析41-43
• 4.3.1 裂縫模型41
• 4.3.2 結(jié)果分析41-43
• 4.4 砂巖地層II型裂縫擴(kuò)展數(shù)值模擬43-46
• 4.4.1 裂縫模型44
• 4.4.2 結(jié)果分析44-46
• 4.5 砂巖地層I-II復(fù)合型裂縫擴(kuò)展數(shù)值模擬46-49
• 4.5.1 裂縫模型46-47
• 4.5.2 結(jié)果分析47-49
• 4.6 砂巖地層中心對(duì)稱裂縫擴(kuò)展研究49-52
• 4.6.1 中心裂縫模型49-50
• 4.6.2 結(jié)果分析50-52
• 4.7 本章小結(jié)52-53
• 第五章 工程應(yīng)用—水力壓裂裂縫53-60
• 5.1 流固耦合方程53-54
• 5.2 裂縫擴(kuò)展準(zhǔn)則54-55
• 5.3 裂縫面內(nèi)流體流動(dòng)模型55-56
• 5.3.1 流體切向流動(dòng)55-56
• 5.3.2 流體法向的流動(dòng)56
• 5.4 裂縫模擬分析56-59
• 5.5 本章小結(jié)59-60
• 第六章 結(jié)論與展望60-61
• 6.1 結(jié)論60
• 6.2 展望60-61
• 致謝61-62
• 參考文獻(xiàn)62-65
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文65-66

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