基于均匀化理论的页岩微观多孔黏土强度特性

• 作者: 叶正寅 屈展 韩强
• 来源期刊: 力学学报
• 学科: 工学
• 关键词: 页岩 多孔黏土 均匀化 微观力学测试 强度参数
• 年，卷（期）: 2019,（3）
• 所属期刊栏目: 生物、工程及交叉力学
• 页码范围: 940-948
• 页数: 9页
• 分类号: TE135
• 字数: 5792字
• 语种: 中文
• DOI: 10.6052/0459-1879-18-214

摘要

页岩强度是页岩油气开发所必需的基础技术参数之一,对页岩强度的研究贯穿于钻完井、压裂工艺施工的全过程.常规宏观室内实验存在试样获取困难、耗时较长,受井下工矿制约,地球物理方法获取资料品质欠佳且增加了井下设备卡、埋风险.因此,提出基于均匀化理论评价页岩微观多孔黏土强度的方法,进行多孔黏土组成与力学分析.基于耗散能原理和Drucker-Prager准则,开展了微观多孔黏土的强度与π函数的应变求解分析;讨论黏土颗粒与粒间孔隙的力学特性,建立多孔黏土的均匀化应变能;采用强度均匀化理论构建微观非线性函数模型,建立与多孔黏土组成、摩擦系数、内聚系数等参数相关的均匀化函数模型;基于纳米力学实验、量纲分析和有限元模拟,分析多孔黏土硬度、强度与组成的内在关系.研究结果表明,页岩微观多孔黏土的弹性模量和硬度与黏土堆积密度正相关,当黏土堆积密度一定时,硬度与内聚系数的比值受摩擦系数影响较大,为非线性递增;通过量纲分析和有限元模拟,求解页岩微观多孔黏土关于硬度-强度-堆积密度的π函数,揭示页岩微观黏土矿物的组成与力学性质的关系,为进一步深入研究页岩细观强度参数和宏观强度预测奠定基础.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	叶正寅	西北工业大学航空学院	200	1433	19.0	27.0
2	屈展	西安石油大学石油工程学院	69	664	10.0	23.0
6	韩强	西安石油大学石油工程学院	3	0	0.0	0.0