李天舒
- 作品数：6 被引量：41H指数：3
- 供职机构：辽宁工程技术大学力学与工程学院更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金更多>>
- 相关领域：环境科学与工程建筑科学理学天文地球更多>>
- 加卸载作用下裂隙岩芯渗透性变化规律研究被引量：3
- 2017年
- 针对光滑平行板裂隙加载渗流规律难以准确反映实际工程裂隙岩体卸荷渗流特性的问题,利用水力压裂方法制作了天然岩芯裂隙,开展了裂隙试件受轴压、围压加载和卸载作用的渗流试验,并将裂隙试件的CT扫描图像导入ABAQUS软件,对粗糙裂隙受载时的应力和变形规律进行了数值模拟。结果表明:裂隙面的法向应力是影响裂隙渗流的主要因素;在加载阶段,粗糙裂隙面受载产生接触应力致使接触部分产生变形和破坏,裂隙接触刚度增大,裂隙宽度非线性减小,渗透率降低速率越来越小;在卸载阶段,弹性变形逐步恢复,裂隙宽度缓慢增加,渗透率先缓慢增大,当载荷卸到一定值后,在孔隙压力作用下裂隙张开、渗透率突然增大。研究结果表明了粗糙裂隙与光滑平行板裂隙对载荷敏感性不同的机理,反映了实际工程裂隙岩体卸荷渗流特性。
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- 关键词：裂隙岩体渗透率应力历史流固耦合
- 考虑三维形貌特征粗糙裂隙加卸载渗流规律研究被引量：11
- 2016年
- 裂隙岩体在天然地质因素和人工扰动作用下处于加卸载环境是普遍存在的,裂隙面的几何特征和加卸载环境对裂隙渗流特性的影响在实际工程中不可忽视。采用试验和数值模拟相结合的方法,利用热-流-固三场耦合渗流试验系统,开展了应力加卸载作用下不同粗糙度裂隙岩芯试件的渗透试验,自主开发程序将激光扫描裂隙面的三维形貌信息导入到ABAQUS软件,模拟应力作用下的粗糙裂隙渗流。试验和数值模拟一致表明,粗糙裂隙的宽度和渗透率都随载荷的增加而减小,随着载荷的增加,裂隙接触刚度增大,裂隙的宽度和渗透率对载荷变化的敏感性降低;由于点接触产生的塑性变形不可恢复,卸载阶段的裂隙宽度和渗透率增加幅度减小,且小于加载阶段同载荷条件下的宽度和渗透率;裂隙渗透率、宽度与粗糙度呈正相关关系,且粗糙度越大,接触应力分布越不均匀;裂隙内流场符合群岛流,粗糙度越大群岛流现象越明显。
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- 关键词：裂隙粗糙度渗透率加卸载
- 超临界CO2作用下煤体膨胀变形理论模型被引量：3
- 2020年
- 为探讨利用超临界二氧化碳提高低渗透煤层气采收率过程中的煤体膨胀变形规律,解决传统吸附理论以绝对吸附量为基础建立的理论模型在超临界状态下不再适用的问题,根据Elliott-Suresh-Donohue状态方程及简化局部密度模型确定了超临界二氧化碳作用下煤体的过剩吸附量。基于热力学理论和吸附体系的内能关系得出煤体吸附超临界二氧化碳产生的膨胀体积应变,同时考虑温度及孔隙压力作用下煤体的体积应变,建立了超临界二氧化碳作用下煤体膨胀变形理论模型,该模型包括温度应变和孔隙压力产生的应变及吸附应变效应。通过编程计算得出温度变化范围从303.15~330.65 K,孔隙压力变化范围从7.5~9.5 MPa的不同温压条件下理论模型的数值解,并将该数值解与自主研发的具有施加热流力载荷功能的膨胀体积应变测试装置的测量结果进行对比分析,结果表明:理论模型计算数据与试验数据吻合度较高;以过剩吸附量为基础建立的理论模型能较好地反映不同温压条件超临界二氧化碳作用下的煤体膨胀变形规律;超临界二氧化碳作用下,煤体体积应变随超临界温度和超临界孔隙压力变化均呈“S型”Logistic函数规律变化。在利用超临界二氧化碳提高煤层渗透性时,根据膨胀曲线选择合适的超临界温压条件,避免煤体膨胀对煤层渗透性的不利影响。
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- 关键词：超临界CO2体积应变温度孔隙压力
- 超临界CO_2作用下煤体膨胀变形规律试验研究被引量：2
- 2017年
- 为解决采用应变片对超临界CO_2作用下煤体膨胀变形进行点测量时,试验结果离散性大、超临界CO_2作用导致应变片易脱离破损等问题,自主研发了具有施加热流力载荷功能的膨胀体积应变测量装置,对不同温度、压力的超临界CO_2作用下,煤体膨胀体积变形规律进行研究。结果表明:煤体膨胀体积应变随超临界CO_2作用时间增加呈现先增大后趋于稳定的变化规律;当孔隙压力不变时,膨胀体积应变随超临界温度的升高而增加,温度越高,达到稳定膨胀变形所需时间越长;当温度不变时,随着超临界孔隙压力增加,膨胀体积应变也随之增大,但达到稳定膨胀变形所需时间随孔隙压力的升高呈先增加后减少的趋势;超临界CO_2作用下,煤体体积应变随温度和孔隙压力均呈"S型"Logistic函数规律变化;膨胀体积应变对超临界温度和孔隙压力的变化率具有分区性,其变化率大小排序依次为:近临界区>跨临界区>高临界区。
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- 关键词：超临界CO2体积应变温度孔隙压力
- 超临界CO_2气爆致裂规律实验研究被引量：15
- 2016年
- 针对我国低渗透性煤层增透困难的现状,研发了可控超临界二氧化碳气爆发生装置,对不同强度的模拟煤体进行了不同温压条件下的超临界CO_2气爆实验,结合孔内窥镜观测和外观测量手段,对爆后宏观裂隙数目和长度等爆破响应信息进行统计分析。结果表明:气爆裂纹起裂所需的最小爆破压力与介质的抗拉强度呈指数式增长的关系,主要是固体材料在动力载荷作用下强度增大引起的;超临界二氧化碳气爆后产生宏观裂隙的数目和累计长度与爆破压力满足Logistic函数关系,是裂隙面积超线性增加所消耗能量也超线性增加的结果;超临界CO_2对温压条件敏感,爆破有降温作用,是良好的物理爆破原料,使用超临界二氧化碳作为爆破原料的爆破效果优于空气爆破效果。
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- 关键词：超临界CO2渗透率动力特性物理模拟
- 横观各向同性油气藏水力压裂裂纹扩展规律研究被引量：8
- 2016年
- 针对横观各向同性与各向同性油气藏水力压裂裂纹扩展的差异性,基于扩展有限元法建立水力压裂力学模型,通过ABAQUS子程序开发了各向同性和横观各向同性岩体的起裂判据。在各向同性岩体数值模拟结果与解析解以及现场压裂典型曲线对比吻合的基础上,得到了包含层理构造的横观各向同性岩体水力压裂过程中裂纹扩展规律。层理类岩体水力压裂的裂缝扩展方向由地应力状态、层理方向以及岩体与层理界面抗拉强度共同决定;水力压裂过程中,注水压力在裂纹尖端产生应力集中,层理面法向分量先达到界面抗拉强度时,裂纹沿层理方向开裂,反之裂纹沿垂直最小地应力的方向扩展;裂纹扩展速度随层理抗拉强度的增加而降低;由于地层的滤失,随压裂液的注入,裂纹长宽尺度增长速率降低。
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- 关键词：水力压裂横观各向同性
