赵志恒
- 作品数：5 被引量：57H指数：4
- 供职机构：中国科学院地质与地球物理研究所更多>>
- 发文基金：中国科学院战略性先导科技专项国家自然科学基金更多>>
- 相关领域：石油与天然气工程建筑科学天文地球更多>>
- 单轴压缩条件下土石混合体开裂特征研究
- 土石混合体作为一种物质成分和内部结构特征极为复杂的多相多组分散粒材料,其破坏是一个复杂的结构变化过程。应用CT试验和数值模拟方法研究土石混合体的变形破坏特征,指出开裂是土石混合体区别于其他地质体变形破坏的一个显著特征。土...
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- 关键词：土力学土石混合体开裂破坏CT试验应力-应变曲线
- 文献传递
- 储层非均质性对水力压裂的影响被引量：5
- 2015年
- 从岩石细观非均质性的特点出发,采用RFPA2D-Flow软件对单孔和双孔数值模型进行压裂计算,研究岩石非均质性对水力压裂的响应,重点探讨双孔模型孔间"吸引"效应对裂纹演化形态的影响。岩石细观单元的力学、水力学特性由统计分布生成以体现岩石的随机不均质性,水力压裂过程中流体压力传递通过单元渗流-损伤耦合迭代来实现。数值计算结果表明:(1)岩石非均质性影响裂缝的扩展形态,导致水力裂纹尖端微裂纹的分支。随着均质度的增加,水力裂纹的扩展形态变得更加平直光滑,单孔模型两侧裂纹更加对称,双孔间裂纹的连通性变差。(2)岩石的非均匀性对于岩石的起裂压力和地层破裂压力影响较大。随着均质度的增大,起裂应力和地层破裂应力增大,并且两者间的差值逐渐变小,在储层为均质的条件下,两者几乎相等。(3)相同的边界条件下,均质模型的应力分布曲线光滑连续,非均质模型的应力分布曲线呈现出明显波动,井眼对称剖面上的应力分布不尽相同,反映了细观单元强度非均匀性及裂缝扩展形态对应力分布的影响。(4)双孔模型孔间存在孔隙水压力增加带,孔间产生"吸引"效应,双孔方位影响临界压力。研究结果对水压裂试验设计和现场压裂施工具有一定的参考意义。
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- 关键词：水力压裂非均质性数值模拟
- 单轴压缩条件下土石混合体开裂特征研究被引量：18
- 2015年
- 土石混合体作为一种物质成分和内部结构特征极为复杂的多相多组分散粒材料,其破坏是一个复杂的结构变化过程。应用CT试验和数值模拟方法研究土石混合体的变形破坏特征,指出开裂是土石混合体区别于其他地质体变形破坏的一个显著特征。土石混合体破坏的根本原因是块石与土体的弹性不匹配和土–石界面的差异滑动,破坏的实质是内部裂纹产生、扩展、互锁和贯通的过程。通过对土石混合体开裂机制的研究得出以下结论:(1)基于CT试验的变形特征分析表明试样、块石包裹体及其邻近土体三个感兴趣区域的CT数随应力水平的增加而不断减小,且块石包裹体的CT数变化较土体更为敏感。(2)数值模拟结果表明试样破坏过程经历了土石结合裂纹的萌生、慢裂、快裂致贯通破坏的过程。土石接触面是最薄弱的部位,荷载作用下界面差异滑动引起裂纹的产生,随后裂纹沿块石边界缓慢扩展直至扩展到土体中,受块石形状及分布的影响,裂纹会出现局部化发展和互锁现象。大量裂纹在土体中快速扩展聚集引起试样的破坏。(3)土石混合体的破坏具有渐进性的过程,破坏可分为三级:一是土–石界面的开裂,二是土体中裂纹的扩展、聚集和贯通并且最终导致试样的破坏,三是针对软弱的片岩块石的穿石破坏。
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- 关键词：土力学土石混合体开裂破坏CT试验
- 水力压裂中的应力阴影效应与数值计算被引量：13
- 2015年
- 从岩石的细观非均质特性出发,采用岩石破裂失稳的渗流—应力—损伤耦合分析系统,设计了一系列的数值试验揭示水力裂缝间的应力阴影效应。试验条件下的研究结果表明:1应力阴影效应受水平应力差系数、注入孔间距、岩石非均质性、压裂顺序的影响,表现为排斥和吸引2种力学行为,体现在裂缝尖端应力伞面积、裂缝宽度和长度方面;2随着岩石均质度的提高,应力阴影效应对尖端应力伞的影响变弱,裂缝尖端应力伞的面积逐渐减小;3水平应力差较小时,井孔间距对应力阴影效应的贡献要大于远场应力;高水平应力差时,远场应力对"Stress shadow"的影响要强于井孔间距;4应力阴影效应伴随着裂缝的动态扩展而不断变化,裂缝尖端的应力伞面积和缝长具有很强的相关性,二者服从幂函数分布。通过这一研究,可以为水平井多裂缝射孔间距优化提供一定的理论依据。
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- 关键词：水力裂缝数值模拟非均质性水力压裂
- 超临界二氧化碳无水压裂新技术实验研究展望被引量：21
- 2016年
- 超临界二氧化碳是一种介于气体和液体之间的流体,密度接近于液体,而黏度接近于气体;它的表面张力很低,扩散系数高,具有很强的渗透能力,能渗透到岩石中的天然微裂缝,压裂中有利于复杂网络裂缝的形成,而且能置换被岩石吸附的烃类,使其变成游离态而有利于油气的增产与产出;超低的表面张力有利于液体的返排,从而降低油气层的伤害。因此,将超临界二氧化碳流体作为压裂液进行压裂改造,是二氧化碳干法压裂的一种发展方向,不仅可以节约水资源,还具有返排率高,储层伤害小,增产潜力大等特点。实验研究表明,超临界二氧化碳压裂的破裂压力比清水和液态二氧化碳压裂的破裂压力低,并且其分形维数和声发射源到平面(源到该平面距离平方和最小)的平均距离大,更容易产生波状的裂缝和裂缝分支,有利于形成复杂的网络裂缝,特别适合页岩气的增产改造和有效开发。
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- 关键词：超临界CO2声发射压裂裂缝
