三維地應(yīng)力狀態(tài)下鉆孔巖石壓裂方位及擴展研究.pdf

1、在巖石工程、石油天然氣工程及水利工程中，鉆孔巖石裂縫開裂方位裂縫擴展特征的研究是一個熱門課題，歷來受到學(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階段。本文采用有限元法對三維地應(yīng)力狀態(tài)下鉆孔巖石裂縫開裂演化征進行了系統(tǒng)的分析，研究結(jié)論可指導(dǎo)巖石壓裂工程實踐，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，運用有限元法計算出各種應(yīng)力狀態(tài)下的開裂方位角，

2、并與基于彈性理論計算結(jié)果進行對比。分析表明考慮巖石彈塑性特征的有限元方法計算得出的鉆孔巖石開裂方位角更加符合實際的壓裂狀況，其結(jié)果更為準確。
　　采用XFEM（擴展有限元）法，在計算出的開裂方位角的基礎(chǔ)上分別對二維平面應(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)制裂縫進行裂縫的擴展模擬計算，并從裂縫擴展路徑、裂尖應(yīng)力變化、裂縫穿過單元的應(yīng)力應(yīng)變曲線、裂縫擴展過程中的能量變化等方面對計算結(jié)果進行了詳細的分析，得出了相