检索结果-内蒙古大学图书馆

为了得到弹性层状半平面的位移不连续基本解,从平面应变条件下的弹性力学基本方程出发,利用Airy应力函数并采用Fourier积分变换求解方程,得到了各层之间的传递矩阵和弹性半无限空间的刚度矩阵表达式.在求得传递矩阵和刚度矩阵的基础上,结合边界条件及各层间的连续性条件求解,再进行Fourier反变换,得到弹性含任意多层的半平面中直线段上作用均匀分布法向或切向不连续位移的基本解.通过与己有的弹性半平面位移不连续基本解进行对照,验证了推导的正确性,并给出了一个数值算例.结果表明:传递矩阵-刚度矩阵法解决层状问题简单有效;积分变换方法是求基本解问题的一种理想的方法.

关键词：弹性层状半平面位移不连续法基本解 Fourier变换

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任意多裂纹应力强度因子的位移不连续数值算法

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岩土工程学报 2001年第3期23卷 370-373页

作者：黄醒春周斌顾隽超上海交通大学建筑工程与力学学院上海200030

1 绪言土木工程中的岩石、混凝土等介质通常处于压缩外荷载的作用下且其内部往往裂纹随机发育，工程结构的极限状态一定程度上受裂纹扩展特性的影响。因此，研究压剪条件下随机复杂裂纹应力强度因子的计算方法从而有效地研究断裂扩展... 详细信息

1 绪言土木工程中的岩石、混凝土等介质通常处于压缩外荷载的作用下且其内部往往裂纹随机发育，工程结构的极限状态一定程度上受裂纹扩展特性的影响。因此，研究压剪条件下随机复杂裂纹应力强度因子的计算方法从而有效地研究断裂扩展问题是土木工程领域所面临的重大课题。迄今，人们对此进行了大量的基础理论及数值计算方法等的研究，取得了许多有实用价值的成果，形成了解析法［1～3］、数值方法［4～16］、半解析半数值方法［2］等应力强度因子的计算方法。其中，解析方法、半解析半数值方法所能解决的问题还十分有限，仅能解决拉伸荷载作用下的有限个规则排列的裂纹问题；大量工程结构中的复杂裂纹扩展问题还仅能通过数值方法求解。随着计算机的发展和普及，有限元、边界元等数值方法被应用于求解比较复杂的断裂问题，并在构造超奇异高精度单元、高效率网格动态划分及单元自动加密和释放等方面取得进展，使应力强度因子的计算精度不断有所提高［8］。但由于随机裂纹的分布形式、几何尺度、开闭状态及裂纹表面力学特性等的复杂性，上述数值方法在计算裂纹尖端附近区域应力场、位移场时还存在着裂纹单元处理工作量大、裂纹闭合状态下其表面接触阻力模拟困难等不足之处，实用上还有较大的局限性。此外，人们通过假设裂纹表面位移不连续量分布特征建立裂纹尖端应力强度因子的DDM计算方法［16］，使裂纹扩展问题的计算得以简化，但其基本假设是否成立还缺乏足够的理论依据。

关键词：岩石应力强度因子位移不连续法裂纹数值方法

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水平井体积改造应力干扰计算模型及其应用

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石油勘探与开发 2016年第5期43卷 780-786,798页

作者：胥云陈铭吴奇李德旗杨能宇翁定为管保山中国石油勘探开发研究院廊坊分院中国石油天然气股份有限公司油气藏改造重点实验室中国石油勘探开发研究院中国石油勘探与生产分公司中国石油浙江油田公司

基于位移不连续边界元法,引入应力校正因子,建立裂缝介质应力场计算模型。模型计算精度与三维位移不连续模型接近,并显著减小了计算复杂度。在此基础上,基于断裂准则和扩展速度模型,建立了多裂缝扩展形态算法,对多裂缝应力干扰及应力干... 详细信息

基于位移不连续边界元法,引入应力校正因子,建立裂缝介质应力场计算模型。模型计算精度与三维位移不连续模型接近,并显著减小了计算复杂度。在此基础上,基于断裂准则和扩展速度模型,建立了多裂缝扩展形态算法,对多裂缝应力干扰及应力干扰下裂缝扩展形态进行了计算研究。结果表明：应力干扰作用范围由缝高或缝长的最小尺寸决定,对缝长大于缝高的裂缝,应力干扰作用范围为1.2～1.5倍缝高,对缝长小于缝高的裂缝其范围为1.2～1.5倍缝长;缝间距相对缝高越大或净压力相对原场主应力差越小,裂缝偏转位置距离井筒越远,裂缝偏转角度越小。3簇等间距布缝时,中间裂缝沿直线路径扩展,而非等间距布缝时,中间裂缝会向间距远的裂缝一侧偏转,且存在单一主扩展裂缝。

关键词：水平井体积改造应力干扰位移不连续法裂缝偏转多簇扩展不等间距布缝

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低渗透油气藏水平井分段多簇压裂簇间距优化新方法

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天然气工业 2016年第10期36卷 63-69页

作者：赵金洲许文俊李勇明蔡坤赤徐苗 "油气藏地质及开发工程"国家重点实验室.西南石油大学中国石油川庆钻探工程公司地质勘探开发研究院

水平井分段多簇压裂中簇间距的大小是决定水平井分段多簇压裂成败的关键因素。为提高低渗透油气藏储层压裂改造效果,需建立合理的簇间距优化模型,而现有的优化方法多以应力反转半径作为最佳间距,并未定量化表征压裂后的储层改造效果。为... 详细信息

水平井分段多簇压裂中簇间距的大小是决定水平井分段多簇压裂成败的关键因素。为提高低渗透油气藏储层压裂改造效果,需建立合理的簇间距优化模型,而现有的优化方法多以应力反转半径作为最佳间距,并未定量化表征压裂后的储层改造效果。为此,基于弹性力学基础理论和位移不连续法建立了考虑水力裂缝干扰模式下的复杂地应力场计算模型,研究了天然裂缝在复杂地应力场条件下发生张开和剪切破裂形成复杂裂缝网络的规律,再以获得最大缝网波及区域面积为优化目标,形成一种新的簇间距优化方法。研究结果表明:(1)张开的水力裂缝会在其周围产生诱导应力,压裂液的滤失则会导致地层孔隙压力变化,相应的地层孔隙弹性应力也会发生变化;(2)天然裂缝剪切破裂区域与张开破裂区域重叠,且前者要远大于后者,可采用天然裂缝剪切破裂区域面积来表征复杂裂缝网络波及区域的大小。采用该方法指导了现场水平井的簇间距优化设计,实验井压裂后取得了理想的增产效果,为低渗透油气藏水平井分段多簇压裂的簇间距优化设计提供了借鉴和指导。

关键词：低渗透油气藏分段多簇压裂簇间距优化位移不连续法天然裂缝破裂区域波及区域缝网增产效果

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页岩气藏压裂缝网扩展数值模拟

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力学学报 2015年第6期47卷 994-999页

作者：曾青冬姚军孙致学中国石油大学(华东)石油工程学院青岛266580

为探究页岩气藏水力压裂复杂裂缝网络的形成机理,开展了缝网扩展的数值模拟研究.考虑应力阴影和天然裂缝作用,建立了井筒和裂缝中流体流动模型,利用位移不连续方法求解应力与位移不连续量,然后构建了压力与裂缝宽度的迭代方程,并采用牛... 详细信息

为探究页岩气藏水力压裂复杂裂缝网络的形成机理,开展了缝网扩展的数值模拟研究.考虑应力阴影和天然裂缝作用,建立了井筒和裂缝中流体流动模型,利用位移不连续方法求解应力与位移不连续量,然后构建了压力与裂缝宽度的迭代方程,并采用牛顿迭代法求解.通过比较数值解经典模型解析解,验证了模型和迭代解法的正确性.多簇裂缝同步扩展时裂缝间距越小,压裂液分配到各条裂缝越不均匀,靠近井筒跟部的裂缝的分流量越大,从而裂缝宽度越大;考虑天然裂缝作用时,逼近角越小或者应力各向异性越弱,水力裂缝越容易发生转向扩展,裂缝网络越复杂.

关键词：页岩气藏裂缝网络应力阴影天然裂缝位移不连续法

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基于互补算法的水力裂缝与天然裂缝相互作用边界元模型

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岩石力学与工程学报 2018年第A02期37卷 3947-3957页

作者：陈铭张士诚胥云马新仿邹雨时李宁中国石油大学(北京)油气资源与工程国家重点实验室北京102249 中国石油勘探开发研究院北京100083

水力裂缝与天然裂缝的相互作用力学机制是确定水力压裂裂缝扩展形态的关键。基于天然裂缝变形与受力状态,推导天然裂缝变形的互补约束条件,并结合间断边界元,建立水力裂缝与天然裂缝相互作用的力学分析模型。通过压剪裂缝理论解和求解... 详细信息

水力裂缝与天然裂缝的相互作用力学机制是确定水力压裂裂缝扩展形态的关键。基于天然裂缝变形与受力状态,推导天然裂缝变形的互补约束条件,并结合间断边界元,建立水力裂缝与天然裂缝相互作用的力学分析模型。通过压剪裂缝理论解和求解天然裂缝力学响应的试算法验证模型可靠性。以页岩气多段压裂水平井为例进行实例分析,并探讨水力裂缝与天然裂缝力学响应特征和变化规律,结果表明:基于互补算法的边界元模型计算结果与实例井微地震结果一致;水力裂缝靠近或接触天然裂缝时,水力裂缝尖端会发生钝化,天然裂缝面会发生张开或剪切,并以剪切为主;逼近角大于60°时,天然裂缝面很难发生张开;逼近角不等于90°时,水力裂缝和天然裂缝接触点与天然裂缝破裂点存在偏移;逼近角、净压力和天然裂缝摩擦因数越大,水力裂缝穿过天然裂缝可能性越大。

关键词：岩石力学水力压裂位移不连续法互补方法力学响应剪切区尖端钝化

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裂缝性页岩储层多级水力裂缝扩展规律研究

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岩土工程学报 2015年第6期37卷 1041-1046页

作者：侯冰陈勉张保卫桑宇程万谭鹏油气资源与探测国家重点试验室(中国石油大学(北京)) 北京102249 陕西延长石油国际勘探开发工程有限公司陕西西安710075

水力裂缝监测技术显示页岩储层中水力裂缝形态复杂,与传统的砂岩储层有本质区别,传统的裂缝扩展模型难以描述和解释页岩地层裂缝扩展的复杂性。基于线弹性断裂力学理论,针对页岩地层裂缝发育的特征,采用位移不连续法建立了一种多裂缝扩... 详细信息

水力裂缝监测技术显示页岩储层中水力裂缝形态复杂,与传统的砂岩储层有本质区别,传统的裂缝扩展模型难以描述和解释页岩地层裂缝扩展的复杂性。基于线弹性断裂力学理论,针对页岩地层裂缝发育的特征,采用位移不连续法建立了一种多裂缝扩展二维数值模型,模拟了页岩地层中水力裂缝在随机分布的天然裂缝干扰下扩展的复杂形态。数值模拟显示,当相对净压力较大、天然裂缝与初始水力裂缝最优扩展方向夹角较大时,更倾向于形成复杂形态裂缝;水平应力差较大时,水力裂缝分叉的几率越小,通过对页岩露头的真三轴水力压裂物理模拟试验研究进一步验证了数值模拟方法的合理性,龙马溪组页岩地层的微地震监测解释结果与本数值模拟结果吻合良好。

关键词：位移不连续法页岩水力压裂数值模拟物理模拟

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纵向叠置多薄煤层压裂裂缝竞争延伸数值模拟

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煤炭学报 2018年第6期43卷 1669-1676页

作者：李小刚贺宇廷杨兆中张平宋瑞程璐西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室四川成都610500 中联煤层气有限责任公司北京100011 中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司天津300457

滇东黔西地区煤层具有纵向多薄层叠置的特点,且割理裂隙等结构弱面较为发育。前人的多层、薄层压裂裂缝模拟多针对砂岩储层,关于结构弱面对水力压裂裂缝影响的研究多集中在页岩和裂缝性砂岩,对结构弱面发育、高泊松比、低杨氏模量的多... 详细信息

滇东黔西地区煤层具有纵向多薄层叠置的特点,且割理裂隙等结构弱面较为发育。前人的多层、薄层压裂裂缝模拟多针对砂岩储层,关于结构弱面对水力压裂裂缝影响的研究多集中在页岩和裂缝性砂岩,对结构弱面发育、高泊松比、低杨氏模量的多薄煤层水力压裂裂缝竞争延伸规律缺少系统的揭示。考虑层间流量动态分配和割理裂隙发育特征,建立拟三维裂缝延伸数学模型。以滇东上二叠统煤层为例,模拟并分析了直井多层组合压裂时各层裂缝竞争延伸。研究表明:结构弱面分布不同导致各层裂缝形态差异较大;水力裂缝被结构弱面捕获使得裂缝变窄,增加了压裂砂堵风险;杨氏模量较小的煤层多层合压,层间流量分配差异相对较小;对射孔参数已确定的井,增加压裂液黏度、提高排量可减小层间流量差异,进而促进各层缝长充分扩展;减小压裂液黏度,降低排量可控制缝高。

关键词：纵向叠置煤层水力压裂裂缝扩展位移不连续法

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