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基于静载条件下的常规力学试验可以证明,页岩层理面的存在是导致其力学行为各向异性的主要原因,而应变率的变化势必也影响着页岩各向异性特征的变化。为探究应变率对页岩各向异性力学行为的影响,分别在10-4 s-1、5×10-4 s-1、10-3 s-1和10-2 s-1 4种应变率条件下对不同层理角度的页岩进行单轴压缩力学试验。研究表明:（1）页岩弹性模量的各向异性程度随应变率升高而减弱,泊松比的各向异性程度受应变率的影响不明显;（2）页岩峰值强度随应变率升高而增加,其中45°~60°试样应变率敏感性最强,页岩的强度各向异性度随应变率升高而降低;（3）随着应变率升高,层理面对页岩破坏模式的控制作用得到削弱,破坏模式的各向异性程度减弱。总体而言,页岩的各向异性力学特征随应变率升高而减弱,研究结论有助于页岩力学行为的深入理解。 相似文献
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3500 m以深页岩气资源量占整个川南地区总资源量的比例高达86.5%,该区深层页岩气藏构造复杂,压裂形成复杂缝网的难度大,有必要通过数值模拟研究深层页岩气复杂缝网主控因素,对实现川南地区深层页岩气的效益开发具有重要意义。在对川南地区页岩气气田某井的岩芯进行细观尺度下的观察并构建二维裂缝模型的基础上,利用位移间断边界元法(DDM)模拟深层页岩水力压裂过程中水力裂缝与天然裂缝相互作用的物理力学过程,研究主应力、应力差和压裂液排量对裂缝扩展的影响。结果表明:在高应力差条件下缝网的复杂程度和总长度急剧降低,缝网的平均宽度增大,且平均宽度随排量增加而增大的能力变得有限。在高应力差条件下提升压裂液排量,缝网长度的增加以产生新生裂缝为主,同时提升排量对于激活天然裂缝有一定的提升作用,但是效果有限。相比于拉张裂缝,剪切裂缝的形成受主应力和压裂液排量的影响更显著,在高应力差条件下缝网中剪切裂缝的长度急剧降低。随着压裂液的注入,在较低应力差和相同压裂液注入量的情况下,低排量工况下的裂缝长度逐渐大于高排量工况下的裂缝长度。在应力差较高的情况下裂缝扩展的速率较低,同时会使提升排量而形成更多新生裂缝的能力变得有限。基于显微镜观察构建的裂缝模型计算出的结果能够较好地符合场地实际,为深层水力压裂设计和施工提供参考。 相似文献
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我国页岩气资源储量巨大,四川盆地更是我国主要的页岩气产区。在页岩气勘探开发中一个重要指标便是裂缝,它承载着气体储存和运输通道两大功能。因此了解储层裂缝的微观性质对于判断储层含气量以及开采远景具有重要意义。本文以页岩气主要产区——川南地区页岩气气田泸201井的岩芯为主要研究对象,以手持显微镜、体式显微镜为主要观察工具,对岩芯进行了细观尺度下的观察,借助于图像软件对岩芯表面进行了图像重构,对储层裂缝的类别及特征、发育特征及矿物特征等进行了统计分析,并成功构建出研究区页岩岩芯二维裂缝模型。通过宏观到微观角度观察研究发现:(1)龙马溪组龙一1亚段1、2小层与五峰组页岩储层裂缝多为裂缝长度/岩芯周长小于25%的短裂缝,平均占比79.8%。(2)龙一1亚段1小层岩芯裂缝发育,其中以平行于层理的裂缝为主,龙一1亚段2小层天然微裂缝数量略低于1小层,而五峰组岩芯仅发现极少量微观可见的天然微裂缝。(3)岩芯表面观测到的主要矿物为黄铁矿、方解石。本文的主要创新点在于通过直观的方法对川南龙马溪组储层页岩的裂缝特征进行了统计分析,对于后续页岩气开采以及储层气体流动分析具有十分重要的意义。 相似文献
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天然气水合物分布广、埋藏浅、清洁无污染、储量巨大,被视为油气领域最有潜力的替代清洁能源。全球目前有5个国家进行了8次天然气水合物试采工作,特别是2017年5月中国神狐海域天然气水合物试采取得了巨大成功,创造了产气时间和产气总量两项世界纪录,但是由于天然气水合物特殊的物理力学性质和赋存状态,技术经济开采还面临诸多难题。在分类总结天然气水合物开采方法的基础上,分析了中日两国的海域天然气水合物试采情况及试采数据,得出了如下结论与建议:（1）天然气水合物开采方法可归纳为两大类:原位分解法和地层采掘法;（2）海域天然气水合物试采数据表明:压力和温度条件都是影响产气速率的主要因素与约束条件,在生产不同阶段,影响产气能力的主要因素不同;（3）对日本第1次天然气水合物试采数据分析表明,压力驱动力、温度驱动力与产气速率均有较好的相关性,提出了表征温度压力耦合关系的指标相态平衡距,研究了产气速率与相态平衡距的分段线性关系,建立了天然气水合物储层分解动力学模型范式;（4）分析了降压开采方法中大幅快速降压与分段缓慢降压两种降压方式的优劣,提出有效供热是实现天然气水合物降压开采的长期高产的必要条件,集成页岩气开发中的水平井压裂技术与干热岩地热开发中热量对流交换循环的原理,提出对流注热降压开采方法。 相似文献
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粒状土的微观结构和微观力学被认为是其宏观力学和体积特性的内在根本因素,近年来得到越来越多的关注和研究。离散单元法作为一种研究颗粒材料的数值模拟计算方法,比试验方法快捷、简便、经济,而且能够容易得到在实验室试验中很难或无法得到的更多重要的微观结构和微观力学的信息,近年来得到越来越多应用。本文介绍了离散单元法对土的微观特性研究的一些最新方法和进展,对数值建模中的一些重要方面如比重(质量)放大、树脂薄膜模拟等方面进行了阐述,对离散单元法在土的微观结构分析(如颗粒旋转、颗粒位移、中尺度孔隙率分布)的一些最新研究作了分析和介绍。分析表明,离散单元法是研究粒状土的微观特性的一个有力工具,可以对土的宏观特性从微观角度得到更好的解释和认识。 相似文献
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分析了抚顺西露天矿的地质背景,对西露天矿北帮边坡进行稳定性数值分析,并对西露天矿地质灾害进行评价和变形区划分。分析结果表明,矿区的地质灾害主要受断层,软弱岩体,强降雨以及矿震等的影响;边坡存在相当大塑性区,边坡表坡局部存在较大变形,随着井采开采的推进边坡塑性区将增大,地表沉降位移增量呈增加的趋势;对地质灾害影响的区域应根据变形情况逐渐实施搬迁。最后指出应对北帮边坡岩体变形的时效性问题及趋势进行预测,并做好地质灾害防治工作。 相似文献
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重庆涪陵五中滑坡（130104m3）发生于2008年1月3日,该滑坡位于涪陵五中西南的迎宾大道内侧,属单斜顺层岩质滑坡。通过详细的现场调查和室内资料分析后认为:中倾坡外的顺层结构、碎裂结构的岩体为滑坡的孕育和发生提供了物质基础和结构条件,是滑坡发生的结构性因素;泥质砂岩和泥岩属中等膨胀性岩石,遇水极易软化,加之历史上构造应力的作用,形成层间泥化夹层,泥化夹层含膨胀性粘土矿物蒙脱石和伊利石,是造成滑坡发生的控制性因素。诱发因素主要有两个:一是由于水的作用,坡体岩层间泥化夹层发生软化,降低了力学强度;二是修建公路开挖坡脚进行人工切坡形成有效临空面,坡体具备了临空剪出的条件。随着坡体的蠕动变形,在各种因素的综合作用下,层间剪切带逐渐贯通,最终导致滑坡发生。 相似文献
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拉伸剪切破坏是岩石边坡工程与岩石隧道工程中常出现的一种岩石失稳类型。结合岩石工程地质条件,分析了拉伸剪切应力状态产生的条件。总结了当前岩石拉伸剪切研究的实验手段,本构关系与破坏准则。指出了岩石拉伸剪切存在的不足。提出如下研究趋势:(1)研制标准的岩石直接拉伸剪切设备,进行专门试验研究; (2)进行更多类型岩石,更多数量的岩石拉伸剪切实验。研究不同岩石类型拉伸剪切本构关系与破坏准则; (3)加强岩石拉伸剪切实验与此类型岩石工程的数值模拟工作,与试验相互印证。 相似文献