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岩石节理剪切渗流耦合试验及分析 被引量:57
1
作者 蒋宇静 王刚 +1 位作者 李博 赵晓东 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第11期2253-2259,共7页
节理岩体内渗流的发生主要是通过断裂节理网络产生,节理面的几何特性和受力特征决定和影响着节理裂隙的渗透性质,从而极大地影响着水下隧道及地下硐室中的渗流。应用自行研制开发的试验设备(岩石节理单一剪切-渗流试验机(SMT-E-4010)),... 节理岩体内渗流的发生主要是通过断裂节理网络产生,节理面的几何特性和受力特征决定和影响着节理裂隙的渗透性质,从而极大地影响着水下隧道及地下硐室中的渗流。应用自行研制开发的试验设备(岩石节理单一剪切-渗流试验机(SMT-E-4010)),在恒定法向荷载和恒定法向刚度的边界条件下,对不同接触状态下的岩石断裂节理试件分别进行一系列节理的剪切渗流耦合试验,研究剪切过程中力学性质、水力学性质的变化情况;同时,结合立方准则对试验数据进行分析讨论。试验结果表明:节理力学性质,水力开度和透过率在剪切过程中呈现出两阶段的变化性质。 展开更多
关键词 岩石力学 节理 剪切渗流耦合试验 水力开度 透过率
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裂缝性储集层应力敏感性实验研究 被引量:50
2
作者 蒋海军 鄢捷年 《特种油气藏》 CAS CSCD 2000年第3期39-41,46,共4页
方法 使用基质渗透率为零的天然致密砂岩和灰岩露头制备裂缝性岩心 ,结合理论推导 ,研究了在不同有效应力条件下渗透率、水力学开度和传导系数的变化规律。目的 评价裂缝性储层的应力敏感性。结果 裂缝的油相渗透率、水力学开度和传... 方法 使用基质渗透率为零的天然致密砂岩和灰岩露头制备裂缝性岩心 ,结合理论推导 ,研究了在不同有效应力条件下渗透率、水力学开度和传导系数的变化规律。目的 评价裂缝性储层的应力敏感性。结果 裂缝的油相渗透率、水力学开度和传导系数随有效应力增大呈非线性函数关系变化。结论 在低有效应力阶段 ,裂缝体现出较强的应力敏感特征 ,当有效应力逐渐增大时 ,其应力敏感性逐渐减弱 ,直至油相渗透率。 展开更多
关键词 裂缝性 储集层 应力敏感性 实验研究 孔隙性砂岩油藏 储层保护 水力学开度 传导系数 有效应力
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峰后大理岩非线性渗流特征及机制研究 被引量:15
3
作者 胡大伟 周辉 +2 位作者 谢守益 邵建富 冯夏庭 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第3期451-458,共8页
在围岩开挖扰动区中,围岩应力和裂隙水压力将会显著地影响其渗流性质。当水头压力梯度增大时,渗流速率增大,Darcy流转化为非线性渗流。首先,采用研制的温度–应力–渗流耦合的岩石力学试验系统进行不同静水压力下大理岩峰后非线性渗流试... 在围岩开挖扰动区中,围岩应力和裂隙水压力将会显著地影响其渗流性质。当水头压力梯度增大时,渗流速率增大,Darcy流转化为非线性渗流。首先,采用研制的温度–应力–渗流耦合的岩石力学试验系统进行不同静水压力下大理岩峰后非线性渗流试验,研究渗流速率随压力梯度的演化规律,将其演化过程分为稳定Darcy流、Darcy流向非线性渗流过渡段和非线性渗流3个阶段进行分析,并采用完全二次多项式描述渗流速率与水头压力梯度的关系。然后,通过试验中记录的变形数据,拟合临界启动压力梯度和裂隙水力开度与试样侧向变形的函数关系式,得到不同静水压力条件下由水头压力引起的裂隙水力开度的变化规律;并深入分析临界启动压力梯度、固有渗透系数和二次项系数演化的内在机制。随着静水压力的升高,试样中裂隙水力开度逐渐减小,引起固有渗透系数逐渐减小,二次项系数和临界启动压力梯度逐渐增大;随着水头压力的增大,裂隙水力开度逐渐增大,引起固有渗透系数增大,临界启动压力梯度和二次项系数减小。 展开更多
关键词 岩石力学 非Darcy流 固有渗透系数 二次项系数 临界启动压力梯度 水力开度
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渗透水压对节理应力-渗流耦合特性的影响试验研究 被引量:15
4
作者 尹立明 陈军涛 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第9期2563-2568,共6页
为研究渗透水压对节理应力-渗流耦合特性的影响,通过对6组人造节理试件恒定法向载荷和恒定法向刚度的压剪渗流试验,分析了应力和位移、节理水力开度以及透过率随剪切位移的变化趋势,获得了渗透水压对节理岩石应力-渗流耦合特性的影响规... 为研究渗透水压对节理应力-渗流耦合特性的影响,通过对6组人造节理试件恒定法向载荷和恒定法向刚度的压剪渗流试验,分析了应力和位移、节理水力开度以及透过率随剪切位移的变化趋势,获得了渗透水压对节理岩石应力-渗流耦合特性的影响规律。结果表明:节理试件的剪切应力和位移、水力开度以及透过率都与渗透水压密切相关。剪切应力随渗透水压的增大而减小,法向变形、水力开度和透过率却随渗透水压的增大而增大。在压剪渗流试验过程中,不同渗透压力的节理试件都发生了剪胀效应。研究可为深部岩体工程围岩遇水作用稳定性及渗流灾害控制技术提供科学的理论依据。 展开更多
关键词 应力-渗流耦合 恒定法向刚度 水力开度 透过率 渗透水压
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考虑分形特征的节理面渗流计算模型 被引量:14
5
作者 王刚 黄娜 +3 位作者 蒋宇静 李博 吴学震 张学朋 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第A02期3397-3405,共9页
粗糙表面对节理渗流影响显著,但难以定量描述,几何分形作为描述岩石节理表面形貌特征的一种方法,近年来得到了广泛应用。为了准确表述节理表面粗糙形态对节理渗流的影响,基于节理接触面积和开度,结合节理面分形特征影响,建立节理面水力... 粗糙表面对节理渗流影响显著,但难以定量描述,几何分形作为描述岩石节理表面形貌特征的一种方法,近年来得到了广泛应用。为了准确表述节理表面粗糙形态对节理渗流的影响,基于节理接触面积和开度,结合节理面分形特征影响,建立节理面水力开度计算分形修正公式。以自然节理试件为原型预制类岩石材料节理试件,通过激光测试获取节理表面三维形貌数据,应用立方体覆盖法计算节理试件的分形维数,并进行剪切–渗流耦合试验,计算剪切试验过程中水力开度变化规律。同时计算节理试件平均开度以及接触面积比在剪切过程中的变化规律,并应用Zimmerman计算公式、Yeo修正计算公式和分形修正公式分别计算节理面的水力开度,将计算结果与实测值进行比较。分析表明:分形修正公式与试验测试值吻合较好,实现了节理面接触面积、节理开度和节理面分形维数的良好耦合,能更为全面地描述节理面的渗流特性,具有较好的适用性。 展开更多
关键词 岩石力学 粗糙节理 分形维数 水力开度 接触面积
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交叉裂隙水力学开度的计算及非线性水力特性研究 被引量:10
6
作者 刘日成 蒋宇静 +2 位作者 李树忱 李博 王肖珊 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第6期1581-1590,共10页
基于人工交叉裂隙模型,通过室内透水试验,得到了不同进口与出口组合时的流量和压力变化的关系曲线。同时结合串联裂隙水力学开度的计算公式,利用最小二乘法求解超静定方程组,计算交叉裂隙中每个裂隙单元的水力学开度。通过拓扑得到裂隙... 基于人工交叉裂隙模型,通过室内透水试验,得到了不同进口与出口组合时的流量和压力变化的关系曲线。同时结合串联裂隙水力学开度的计算公式,利用最小二乘法求解超静定方程组,计算交叉裂隙中每个裂隙单元的水力学开度。通过拓扑得到裂隙交叉点的几何尺寸,并求解Navier-Stokes方程,研究裂隙交叉对其水力特性的影响。结果表明,通过室内试验和串联裂隙水力学开度计算公式相结合的方法,可以准确计算每个裂隙单元的水力学开度。当雷诺数Re较小时,交叉点内部的流体成稳态层流流动;当雷诺数较大(比如Re≥100)时,可以观测到明显的漩涡,说明流体的惯性力远大于黏性力,经典的立方定律不再适用。对于1个进口2个出口的情况,出口的流量分配比率与雷诺数成二次函数关系,随着雷诺数的增大,流量分配比率的非线性越来越明显,其最大分配比率变化超过15%。出口的水力学开度e与初始水力学开度(即力学开度E0)的比值e/E0和雷诺数Re也具有二次函数关系。当Re<1时,e=E0呈线性关系;当1<Re<10时,e/E0具有较弱的非线性;当雷诺数Re>10时,e/E0呈现出较强的非线性;利用该关系式可以得到修正的立方定律,从而进一步求解交叉裂隙的水力特性问题。 展开更多
关键词 交叉裂隙 水力特性 NAVIER-STOKES方程 水力开度 力学开度
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水力压裂体积张开度模型 被引量:11
7
作者 王利 孟兵兵 +1 位作者 曹运兴 刘晓 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第5期887-900,共14页
水力压裂体积张开度是指水力作用引起的单位体积岩石内部张开体积大小,包括孔隙体积张开度和裂缝体积张开度,是进行水力压裂效果预测和评价的重要指标。为了建立孔隙–裂缝融合一体的水力压裂体积张开度模型,提出一个三阶段水力压裂体... 水力压裂体积张开度是指水力作用引起的单位体积岩石内部张开体积大小,包括孔隙体积张开度和裂缝体积张开度,是进行水力压裂效果预测和评价的重要指标。为了建立孔隙–裂缝融合一体的水力压裂体积张开度模型,提出一个三阶段水力压裂体积张开演化过程模型,利用孔隙弹性力学理论和黏聚断裂损伤演化模型,建立三阶段的体积张开度演化表达式。通过将裂缝体积张开度与经典平行板裂缝张开宽度的演化规律进行匹配拟合,将断裂传播机制对裂缝张开度的影响纳入到体积张开度模型。该模型在孔裂隙的弹性张开网络中引入平行板裂缝,实现经典平行板裂缝理论与孔隙弹性理论的有机融合。作为实例,阐明在4种极限断裂传播机制下,如何利用该模型对水力压裂张开度进行评价和预测。 展开更多
关键词 岩石力学 水力压裂 张开度 孔隙弹性 黏聚性断裂 断裂机制
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三维应力下岩石节理面的渗流特性 被引量:8
8
作者 金爱兵 王贺 +1 位作者 高永涛 姚宣成 《中南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第1期267-273,共7页
基于渗流场与应力场的耦合关系,从侧向应力引起的侧向变形入手,经过合理的理论推导,给出能够反映节理面在三维应力作用下渗流特性的等效水力张开度-应力公式;根据室内物理试验数据拟合理论公式得到水力张开度的表征经验公式,给出理论公... 基于渗流场与应力场的耦合关系,从侧向应力引起的侧向变形入手,经过合理的理论推导,给出能够反映节理面在三维应力作用下渗流特性的等效水力张开度-应力公式;根据室内物理试验数据拟合理论公式得到水力张开度的表征经验公式,给出理论公式应用于实际工程的方法,并利用数值试验佐证该公式的合理性;采用3DEC程序进行三维应力作用下节理面渗流数值试验,为利用3DEC进行类似研究提供有益借鉴。 展开更多
关键词 三维应力 节理面 渗流特性 水力张开度 数值分析
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水力压裂有效压裂半径的影响因素研究 被引量:7
9
作者 贾进章 王东明 李斌 《中国安全生产科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2022年第6期58-64,共7页
为改善水力压裂增透效果,提高煤层瓦斯抽采效率,减少矿井瓦斯灾害,明确不同因素对水力压裂有效压裂半径的影响,基于Mohr-Coulomb准则建立水力压裂渗流—损伤耦合方程,并且求得水力压裂破裂区半径运算公式;运用ABAQUS软件模拟并分析地应... 为改善水力压裂增透效果,提高煤层瓦斯抽采效率,减少矿井瓦斯灾害,明确不同因素对水力压裂有效压裂半径的影响,基于Mohr-Coulomb准则建立水力压裂渗流—损伤耦合方程,并且求得水力压裂破裂区半径运算公式;运用ABAQUS软件模拟并分析地应力σ、注水水压P、压裂孔径d及弹性模量E对水力压裂有效压裂半径L的影响;并通过灰色关联分析方法确定水力压裂有效压裂半径的主控因素。研究结果表明:水力压裂有效压裂半径与注水水压、压裂孔径及弹性模量呈递增关系,与煤层地应力呈递减关系;水力压裂有效压裂半径受煤层地应力的影响最大,注水水压次之,受压裂孔径和弹性模量的影响相对较弱。 展开更多
关键词 水力压裂 地应力 注水水压 压裂孔径 弹性模量 灰色关联分析
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地面散点式微地震监测技术在昭通国家级页岩气示范区XX平台的应用 被引量:5
10
作者 邹清腾 徐刚 +3 位作者 韦正达 刘博 王飞 李然 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第S01期86-93,共8页
微地震监测是评估油气藏压裂效果的一种有效手段,主要包括井中微地震监测和地面散点式微地震监测两种方式。为了了解昭通国家级页岩气示范区XX平台页岩气储层水力压裂过程中的裂缝扩展情况并对压裂效果进行总体评价,指导后续浅层页岩气... 微地震监测是评估油气藏压裂效果的一种有效手段,主要包括井中微地震监测和地面散点式微地震监测两种方式。为了了解昭通国家级页岩气示范区XX平台页岩气储层水力压裂过程中的裂缝扩展情况并对压裂效果进行总体评价,指导后续浅层页岩气水力压裂项目的实施,采用了具有可灵活布设、可全平台覆盖、长期监测成本较低等优点的地面散点式微地震监测技术;通过在该示范区太阳构造XX平台的数据采集及处理试验,采用扫描叠加定位算法对微地震事件进行定位,并与该平台同时进行的井中微地震监测成果进行了对比;进而研究分析了散点式微地震监测不同观测孔径、不同检波器道距对定位结果的影响。研究结果表明:(1)较之于井中监测,地面散点式监测在监测时间和监测空间上更加具有优势;(2)观测孔径主要影响定位精度,而道距影响的则是弱信号的定位能力。结论认为,该研究成果验证了地面散点式微地震监测技术在昭通页岩气示范区浅层页岩气压裂效果评估的可行性,为今后微地震动态监测方法在该区的长期应用提供了技术支撑。 展开更多
关键词 页岩气 水力压裂 微地震监测 观测系统论证 检波器数量 观测孔径 道距 昭通国家级页岩气示范区
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Empirical prediction of hydraulic aperture of 2D rough fractures:a systematic numerical study
11
作者 Xiaolin WANG Shuchen LI +2 位作者 Richeng LIU Xinjie ZHU Minghui HU 《Frontiers of Earth Science》 SCIE CSCD 2024年第3期579-597,共19页
This study aims to propose an empirical prediction model of hydraulic aperture of 2D rough fractures through numerical simulations by considering the influences of fracture length,average mechanical aperture,minimum m... This study aims to propose an empirical prediction model of hydraulic aperture of 2D rough fractures through numerical simulations by considering the influences of fracture length,average mechanical aperture,minimum mechanical aperture,joint roughness coefficient(JRC)and hydraulic gradient.We generate 600 numerical models using successive random additions(SRA)algorithm and for each model,seven hydraulic gradients spanning from 2.5×10^(-7)to 1 are considered to fully cover both linear and nonlinear flow regimes.As a result,a total of 4200 fluid flow cases are simulated,which can provide sufficient data for the prediction of hydraulic aperture.The results show that as the ratio of average mechanical aperture to fracture length increases from 0.01 to 0.2,the hydraulic aperture increases following logarithm functions.As the hydraulic gradient increases from 2.5×10^(-7)to 1,the hydraulic aperture decreases following logarithm functions.When a relatively low hydraulic gradient(i.e.,5×10^(-7))is applied between the inlet and the outlet boundaries,the streamlines are of parallel distribution within the fractures.However,when a relatively large hydraulic gradient(i.e.,0.5)is applied between the inlet and the outlet boundaries,the streamlines are disturbed and a number of eddies are formed.The hydraulic aperture predicted using the proposed empirical functions agree well with the calculated results and is more reliable than those available in the preceding literature.In practice,the hydraulic aperture can be calculated as a first-order estimation using the proposed prediction model when the associated parameters are given. 展开更多
关键词 fluid flow rough fracture surface mechanical aperture hydraulic aperture predictive model
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Influence of Fracture Roughness on Aperture Fracture Surface and in Fluid Flow on Coarse-Grained Marble, Experimental Results 被引量:1
12
作者 G. Dimadis A. Dimadi I. Bacasis 《Journal of Geoscience and Environment Protection》 2014年第5期59-67,共9页
Wetting fluid flow through rock discontinuities influence a great number of project among others: dam construction, underground projects, CO2 storage in underground schemes, geological disposal of radioactive wastes;H... Wetting fluid flow through rock discontinuities influence a great number of project among others: dam construction, underground projects, CO2 storage in underground schemes, geological disposal of radioactive wastes;Hydrocarbon storage caverns. Flow through fractures is considered to be laminar due to small aperture of the fracture walls and slow velocity. The fluid model called “Cubic law” describes the flow assuming parallel infinite plates. However, natural discontinuities on rock have roughness. In this experimental study an induced fracture on a sample of medium-grained marble was used, to determine the influence of roughness in water flow. This study is a preliminary part of research funding program for flow of CO2 through rocks (AUTH-GEOMechanics and Environment of CO2 geological Storage, Project No. 456,400). 展开更多
关键词 CUBIC Law ROUGHNESS hydraulic aperture Mechanical aperture
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水力压裂技术在提高煤层瓦斯抽采效果的研究与应用 被引量:3
13
作者 崔瑞清 朱传杰 《煤炭科技》 2023年第3期114-118,共5页
为了提高低透气性煤层瓦斯渗透率和瓦斯抽采效果,利用模拟软件计算了煤层水力压裂孔径和地应力对压裂效果的影响,并进行了工程试验。模拟结果表明,大压裂孔孔径对压裂效果起到促进作用,高地应力对压裂效果起到抑制作用;现场试验结果表明... 为了提高低透气性煤层瓦斯渗透率和瓦斯抽采效果,利用模拟软件计算了煤层水力压裂孔径和地应力对压裂效果的影响,并进行了工程试验。模拟结果表明,大压裂孔孔径对压裂效果起到促进作用,高地应力对压裂效果起到抑制作用;现场试验结果表明,在煤层中实施水力压裂增透技术后,钻孔瓦斯涌出量衰减度降低了67.65%,煤层透气性提高了30多倍,表明在低透气性煤层中实施水力压裂增透技术能大幅度提高煤层瓦斯抽采效果。 展开更多
关键词 水力压裂 压裂孔径 地应力 煤层透气性 瓦斯抽采效果
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裂隙水流运动的入渗试验及数值模拟研究 被引量:4
14
作者 程勤波 陈喜 +4 位作者 张志才 张润润 丘宁 黄日超 蔡炼彬 《水文地质工程地质》 CAS CSCD 北大核心 2018年第4期7-14,共8页
裂隙对喀斯特水流起着重要控制作用。选取具有垂向与水平向交叉裂隙的岩石剖面,做单环注水入渗试验,基于Navier-Stokes(N-S)方程组建立入渗水流数值模型,运用试错法,以实测单环水位变化为目标推求裂隙水力隙宽,计算入渗水量在不同裂隙... 裂隙对喀斯特水流起着重要控制作用。选取具有垂向与水平向交叉裂隙的岩石剖面,做单环注水入渗试验,基于Navier-Stokes(N-S)方程组建立入渗水流数值模型,运用试错法,以实测单环水位变化为目标推求裂隙水力隙宽,计算入渗水量在不同裂隙中的比例;利用立方定律,估计出裂隙饱和渗透系数,基于地下水流连续性方程构建裂隙水流数值模型;比较两种数值模型计算结果。模拟结果表明:N-S方法推求的裂隙等效水力宽度远小于实测裂隙宽度;裂隙水流大部分沿垂向裂隙下渗,但也有部分水流沿横向裂隙渗流;立方定律与N-S方法数值模拟结果差异不大,前者估计的裂隙下渗率稍小于后者,相对而言,N-S方法能更精确地描述裂隙水流运动过程。 展开更多
关键词 FLUENT SUTRA 水力隙宽 立方定律 NAVIER-STOKES方程
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过滤孔径可调的叠片过滤器设计及其水力性能
15
作者 郑长娟 朱德兰 +2 位作者 张锐 赵泽晋 李路明 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第21期64-73,共10页
叠片过滤器是微灌系统的关键部件之一,对过滤杂质,减缓滴头堵塞起到重要作用。但叠片过滤器的叠片种类单一、过滤沙粒粒径范围较小,同一叠片无法满足不同杂质粒径的过滤要求。基于此,该研究考虑通过合理改变叠片间松紧度的方式调节叠片... 叠片过滤器是微灌系统的关键部件之一,对过滤杂质,减缓滴头堵塞起到重要作用。但叠片过滤器的叠片种类单一、过滤沙粒粒径范围较小,同一叠片无法满足不同杂质粒径的过滤要求。基于此,该研究考虑通过合理改变叠片间松紧度的方式调节叠片间有效过滤面积,设计了一种过滤孔径可调的叠片过滤器并通过试验测试其水力性能。结果表明:1)通过调节叠片松紧度可以获得不同过滤孔径的目标。3种叠片在3种电机压力下可获得7种松紧度,对应的叠片过滤等效孔径分别75、100、125、150、200、250、300μm。2)7种孔径叠片过滤器水头损失动态变化和拦沙量存在差异。以小于75μm沙粒为主的小级配含沙水,75μm叠片的水头损失峰值最大,最大值均稳定在16 m左右。其拦沙量显著大于其他叠片(P<0.05)。以>75~150μm沙粒为主的中级配含沙水,75、100和125μm叠片水头损失均较大,最大值均超过了6 m,100和125μm叠片拦沙量显著大于其他叠片(P<0.05)。以>150~300μm沙粒为主的大级配含沙水,150、200、250和300μm叠片的拦沙量都较大,水头损失也有所增加。3)基于TOPSIS法可实现叠片过滤器孔径的优化配置。小级配含沙水应选择75μm叠片;中级配含沙水浓度较大时应选择125μm叠片,浓度较小时应选择100μm叠片;大级配含沙水浓度较大时应选择250和300μm叠片,浓度较小时应选择150和200μm叠片。研究可为减少过滤器水头损失和微灌系统中不同级配含沙水条件下叠片过滤器的合理选型和使用提供参考。 展开更多
关键词 叠片过滤器 水力性能 松紧度 等效孔径 综合评价
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Numerical Analyses of Seepage from Behesht Abad Dam Foundation
16
作者 Ameneh F. Dardashti Rasoul Ajalloeian 《Open Journal of Geology》 2012年第3期148-157,共10页
In this article, seepage phenomena through the karstic limestone foundation of Behesht Abad dam are investigated. In order to get a state of seepage and determine the depth of grouting curtain, it has been tried to ev... In this article, seepage phenomena through the karstic limestone foundation of Behesht Abad dam are investigated. In order to get a state of seepage and determine the depth of grouting curtain, it has been tried to evaluate the seepage of Behesht-Abad dam foundation and its abutments by the help of numerical analysis and UDEC 4.0 software. To perform this research, firstly, geological data during a study phase in Behesht Abad dam site was gathered, and then different methods have been used to calculate the engineering properties of rock mass. Therefore the structural model of dam foundation based on the geological data constructed and various boundary conditions including different heads were applied on the model and the suitable depth for the grouting curtain was proposed. 展开更多
关键词 hydraulic aperture HYDRO-MECHANICAL Behavior of JOINTS Mechanical aperture Numerical ANALYSES SEEPAGE
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基于改进PFC流固耦合算法的页岩水力压裂裂缝扩展研究 被引量:3
17
作者 刘先珊 曾南豆 +1 位作者 李涛 张立君 《中南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第9期3545-3560,共16页
针对颗粒流软件PFC中传统流固耦合算法的局限性,提出使用几何图形定义流动管道替换接触定义流通管道的流固耦合分析技术,解决基本算法中因为接触破坏而流动管道失效的问题,能更准确地描述页岩破坏后裂缝的优先流效应。在此基础上,通过... 针对颗粒流软件PFC中传统流固耦合算法的局限性,提出使用几何图形定义流动管道替换接触定义流通管道的流固耦合分析技术,解决基本算法中因为接触破坏而流动管道失效的问题,能更准确地描述页岩破坏后裂缝的优先流效应。在此基础上,通过设定额外属性区分管道流和裂隙流,提出水力压裂裂缝开度的计算公式,并建立储层页岩水力压裂模型,分析不同地应力作用下的完整页岩裂缝扩展模式,验证水力压裂模型的可靠性。研究结果表明:不同地应力组合的压裂裂缝扩展模式不同,不同方向的地应力相差较大时,裂缝依然沿着最大主应力方向延伸,当层理倾角不同时,压裂裂缝以较大角度逼近层理面,且较易穿过层理面,当压裂裂缝逼近角较小时,易被层理捕获并延伸;注水压力增大时,基质裂缝迅速萌生扩展,流体流入扩展的裂缝中,压裂裂缝的延伸模式差异显著;当页岩层理密度越小时,起裂注水压力越大,但层理密度较大对裂缝延伸的阻碍效应更明显。 展开更多
关键词 水力压裂 颗粒流软件(PFC) 流固耦合 裂缝开度 裂缝扩展
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规则齿形结构面剪切-渗流耦合特性 被引量:3
18
作者 朱瑞娟 顾琳琳 《工业建筑》 CSCD 北大核心 2020年第10期101-105,共5页
岩石结构面是工程岩体的重要特性,而其渗流特性往往是影响其稳定性的重要因素。为进一步研究岩体结构面的渗流特性,将天然结构面试样的表面形态简化为规则齿形,利用石膏浇筑了人工岩石结构面,并对其开展一系列的结构面剪切-渗流耦合试验... 岩石结构面是工程岩体的重要特性,而其渗流特性往往是影响其稳定性的重要因素。为进一步研究岩体结构面的渗流特性,将天然结构面试样的表面形态简化为规则齿形,利用石膏浇筑了人工岩石结构面,并对其开展一系列的结构面剪切-渗流耦合试验,研究结构面剪切过程中水力特性及力学性质的变化规律。试验结果表明:规则齿形结构面的抗剪强度与齿形的角度、法向荷载和渗透压力密切相关;渗透压力对结构面起到软化作用,在较高渗透压力下抗剪强度明显减小,水力开度明显增大;结构面在剪切过程中的切齿效应也随渗透压力的增大而更加显著。 展开更多
关键词 齿形结构面 剪切-渗流 规则齿形 水力开度 渗透压力 剪切强度
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岩石节理微生物诱导碳酸钙沉积封堵渗流演化规律试验研究 被引量:2
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作者 肖维民 林馨 +2 位作者 钟建敏 李双 朱占元 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第10期2798-2808,共11页
微生物诱导碳酸钙沉积技术(microbially induced calcite precipitation,MICP)在土体加固中应用广泛,但在岩体封堵领域的研究成果还不多见。为了研究岩石节理MICP封堵机制,以透明树脂模拟粗糙岩石节理试件为研究对象,考虑MICP反应影响因... 微生物诱导碳酸钙沉积技术(microbially induced calcite precipitation,MICP)在土体加固中应用广泛,但在岩体封堵领域的研究成果还不多见。为了研究岩石节理MICP封堵机制,以透明树脂模拟粗糙岩石节理试件为研究对象,考虑MICP反应影响因素,开展了6种不同工况下的岩石节理MICP封堵室内试验,得到了MICP封堵过程中岩石节理导水系数和水力隙宽变化规律以及相应的碳酸钙时空分布图像。试验结果表明:MICP封堵过程中岩石节理水力隙宽随灌注轮次大致呈线性减小趋势,且水力隙宽减小速率与岩石节理中碳酸钙分布情况密切相关,而MICP反应过程中碳酸钙分布又受灌注速率、固定液、菌液和反应液灌注时长、静置时长等因素影响;6种工况中灌注速率较大、先灌注菌液和固定液静置一段时间再灌注菌液和反应液、灌注和静置时间最长的工况4封堵效率和效果最佳,在仅灌注2轮的情况下可将岩石节理导水系数由40.51×10^(-6)m^(2)/s减小至0.52×10^(-6)m^(2)/s,降幅达98.72%,对应的水力隙宽值由0.367 mm减小至0.086 mm,降幅达76.6%;通过观测岩石节理试件上、下表面的碳酸钙沉积情况,发现岩石节理中MICP反应产生的碳酸钙在较短时间内就可以形成一定胶结强度,在封堵岩石节理减小其渗透性的同时,还有改善其力学性能的潜力。 展开更多
关键词 岩石力学 岩石节理 微生物诱导碳酸钙沉积 导水系数 水力隙宽
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Propagation and aperture of staged hydraulic fractures in unconventional resources in toughness-dominated regimes 被引量:1
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作者 Ali Taghichian Hamid Hashemalhoseini +1 位作者 Musharraf Zaman Saied Beheshti Zavareh 《Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering》 SCIE CSCD 2018年第2期249-258,共10页
Simultaneous multistage hydraulic fracturing of unconventional gas shale in parallel multilateral wells is an effective technique to raise the connectivity of the reservoir to the wellbore and improve reservoir permea... Simultaneous multistage hydraulic fracturing of unconventional gas shale in parallel multilateral wells is an effective technique to raise the connectivity of the reservoir to the wellbore and improve reservoir permeability for an economical production. However, this technique should be accompanied with some optimization procedures to obtain an efficiently fractured reservoir with the highest production and the lowest cost. In unconventional hydraulic fracturing, fracture deviation/collapse and trapping are familiar phenomena which occur when a non-optimized fracturing pattern is used. These problems occur respectively when stress shadow size has not been considered in optimization and fracturing pressure is higher than the available pressure in the sealed section. Therefore, in an optimized hydraulic fracturing,having straight fractures with no deviation or collapse needs consideration of stress shadow effect(SSE).Apart from that, having efficiently propagated fractures to the extent of the reservoir without any fracture trap requires consideration of stress intensity factor(SIF) and aperture. SSE was studied and published by the authors in 2014. For the case of SIF, investigating any change in mode I SIF and aperture with different influencing variables such as fracture geometry and pattern are studied in the current research work. Three different fracturing techniques are assumed as multistage fracturing, simultaneous single-stage fracturing, and simultaneous multistage fracturing techniques. Since obtaining SIF for threedimensional fractures is a challenging issue, a stress ratio technique is used for calculation of SIF ratios of different fracturing scenarios compared to the case of a single fracture. Therefore, changes of SIF for different fracturing schemes are estimated and analyzed to understand whether or not a fracturing scheme is efficient and all the spaced perforations are activated and change to hydraulic fractures. 展开更多
关键词 hydraulic fracturing Stress intensity factor(SIF) aperture Numerical analysis Gas shale
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