三維地應(yīng)力狀態(tài)下鉆孔巖石壓裂方位及擴(kuò)展研究.pdf

1、在巖石工程、石油天然氣工程及水利工程中，鉆孔巖石裂縫開(kāi)裂方位裂縫擴(kuò)展特征的研究是一個(gè)熱門課題，歷來(lái)受到學(xué)者們的關(guān)注。以往的研究大多局限于二維平面裂縫，三維地應(yīng)力狀態(tài)下的巖石鉆孔裂縫的研究一直處于初級(jí)階段。本文采用有限元法對(duì)三維地應(yīng)力狀態(tài)下鉆孔巖石裂縫開(kāi)裂演化征進(jìn)行了系統(tǒng)的分析，研究結(jié)論可指導(dǎo)巖石壓裂工程實(shí)踐，論文主要工作如下。
　　本文給定了十二種三維地應(yīng)力狀態(tài)，基于巖石的彈塑性特征，運(yùn)用有限元法計(jì)算出各種應(yīng)力狀態(tài)下的開(kāi)裂方位角，

2、并與基于彈性理論計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。分析表明考慮巖石彈塑性特征的有限元方法計(jì)算得出的鉆孔巖石開(kāi)裂方位角更加符合實(shí)際的壓裂狀況，其結(jié)果更為準(zhǔn)確。
　　采用XFEM（擴(kuò)展有限元）法，在計(jì)算出的開(kāi)裂方位角的基礎(chǔ)上分別對(duì)二維平面應(yīng)變狀態(tài)下、三維豎直井地應(yīng)力狀態(tài)下和三維斜井地應(yīng)力狀態(tài)下的預(yù)制裂縫進(jìn)行裂縫的擴(kuò)展模擬計(jì)算，并從裂縫擴(kuò)展路徑、裂尖應(yīng)力變化、裂縫穿過(guò)單元的應(yīng)力應(yīng)變曲線、裂縫擴(kuò)展過(guò)程中的能量變化等方面對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了詳細(xì)的分析，得出了相