超臨界CO2作用下低滲透煤層熱彈塑性損傷模型及其數(shù)值模擬.pdf

1、　　針對(duì)我國絕大多數(shù)煤層都屬于低滲透煤層的特點(diǎn)，為了改善傳統(tǒng)煤層氣開采效率低的不足，提高煤層的滲透性，增加煤層氣的采收率，利用超臨界CO2具有提高煤層滲透性的特性，通過實(shí)驗(yàn)、理論分析和數(shù)值模擬相結(jié)合的方法，對(duì)經(jīng)過不同溫壓狀態(tài)和作用時(shí)間條件下的超臨界二氧化碳作用后的型煤試樣的損傷規(guī)律進(jìn)行研究。取得如下成果：
　　通過實(shí)驗(yàn)得到經(jīng)過不同溫壓狀態(tài)和作用時(shí)間條件下的超臨界二氧化碳作用后煤體彈性模量的損傷變化規(guī)律；利用傳熱學(xué)、熱力學(xué)、損傷

2、力學(xué)和彈塑性力學(xué)等相關(guān)理論，定義了煤體損傷因子，建立了超臨界CO2作用下煤體的熱、彈塑性損傷力學(xué)模型，并通過引入損傷權(quán)重因子得到損傷因子與作用相同時(shí)間條件下超臨界CO2的溫壓狀態(tài)變量之間的函數(shù)關(guān)系。
　　利用 abaqus 子程序的開發(fā)功能，通過場變量將損傷函數(shù)集成于 abaqus 本構(gòu)關(guān)系中，并分別對(duì)單孔和多孔向煤層注入超臨界CO2的不同工況進(jìn)行數(shù)值模擬。單孔注入超臨界二氧化碳時(shí)，得到孔周定量的損傷程度和損傷范圍的分布規(guī)律；

3、超臨界CO2對(duì)煤體造成的損傷程度與溫度因素呈現(xiàn)出正指數(shù)增加變化規(guī)律，即損傷程度隨溫度的增加呈現(xiàn)出正指數(shù)增加變化規(guī)律，但損傷增加的幅度隨著溫度的升高卻逐漸減小。同時(shí)損傷程度與孔隙壓力因素也呈現(xiàn)出正指數(shù)增加變化規(guī)律，即損傷程度隨孔隙壓力的增加呈現(xiàn)出正指數(shù)增加的變化規(guī)律；在雙孔共同注入超臨界CO2流體作用下，由于孔隙壓力間的干擾在孔間產(chǎn)生了一個(gè)高損傷區(qū)域，并且損傷區(qū)域很快擴(kuò)展到鉆孔周圍的整個(gè)區(qū)域，損傷區(qū)域要比單孔損傷的區(qū)域大，為合理的選取鉆孔