高温高应力作用下裂隙岩石力学特性的统计损伤分析方法技术

本发明专利技术属于深部岩石工程领域，具体地，基于固体力学与统计损伤力学概念，提出一种高温高应力作用下裂隙岩石力学特性的统计损伤分析方法，步骤如下：(1)、进行高温高应力作用下岩石力学试验，得到不同工况下岩石三轴压缩的应力

【技术实现步骤摘要】
高温高应力作用下裂隙岩石力学特性的统计损伤分析方法


[0001]本专利技术属于深层资源开采和深部岩石工程领域，具体地，涉及基于固体力学与统计损伤力学概念，提出一种高温高应力作用下裂隙岩石力学特性的统计损伤分析方法，可综合考虑裂隙压密闭合前与裂隙压密闭合后两阶段的力学响应。

技术介绍

[0002]深部资源开发是实现国民经济可持续快速发展的重要保障。2022年塔里木盆地全年平均钻井深度首次超过7000m，“深地一号”工程中部分钻井深度达9000m之上。随着资源开采向地球深部进军，随之而来的便是“高地温、高应力”难题，实际工程温度达160℃，应力达140MPa。如克深903井由于高温高应力致使卡钻，故障处理时间长达85d，钻井周期长达567d；顺北油气田5口钻井井壁坍塌，累计损伤时间900余天。然而现有力学理论无法满足实际工程要求，经典力学难以准确描述深层岩石本构关系。为此，提出考虑温度作用下描述岩石整个破裂全过程，适用于低应力条件下岩石强度随围压线性增长的同时，也反映岩石在高应力影响下出现的非线性变形，同时描述岩石高温高应力情况下脆
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.高温高应力作用下裂隙岩石力学特性的统计损伤分析方法，其特征在于，具体步骤如下：(1)、进行高温高应力条件下岩石力学试验，得到不同工况下岩石三轴压缩的应力
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应变曲线图及试验数据；(2)、根据试验数据，在τ
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σ坐标系内绘制不同工况下莫尔圆，提出非线性M
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C强度准则，建立高温高应力条件下岩石强度准则来描述莫尔圆的包络线；(3)、定义热损伤变量；(4)、将岩石受力分为裂隙压密前和裂隙压密后两个阶段，引入初始损伤概念，根据受力特征推导两阶段的损伤变量；(5)、推导岩石裂隙压密前与裂隙压密后两阶段岩石受力变形的力学模型；(6)、推导岩石裂隙压密前与裂隙压密后两阶段参数的表达式；(7)、将试验结果与理论结果进行对比验证。2.根据权利要求1所述的高温高应力作用下裂隙岩石力学特性的统计损伤分析方法，其特征在于，进行高温高应力条件下岩石力学试验，得到不同工况下岩石三轴压缩的应力
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应变曲线图及试验数据，方法如下：进行高温高应力情况下岩石力学试验：试验温度分别为25℃、50℃、100℃、150℃、300℃，应力条件从0MPa开始，以10MPa为阶梯，至60MPa结束；通过试验数据，绘制岩石应力
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应变曲线图。3.根据权利要求1所述的高温高应力作用下裂隙岩石力学特性的统计损伤分析方法，其特征在于，根据试验数据，在τ
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σ坐标系内绘制不同工况下莫尔圆，提出非线性M
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C强度准则，建立高温高应力条件下岩石强度准则来描述莫尔圆的包络线，方法如下：根据岩石力学试验数据，在τ
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σ坐标系内绘制不同工况下岩石的莫尔圆，分析线性M
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C强度准则描述高温高应力情况下岩石破坏的不足，通过比较线性M
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C强度准则、幂函数型M
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C强度准则、双曲线型M
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C强度准则、抛物线型M
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C强度准则，分析各准则描述高温高应力条件下岩石强度的适用性，提出非线性M
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C强度准则，表达式如下：式中：τ表示剪切面剪应力，σ表示剪切面正应力，T表示温度，d、e、f、g、h表示试验拟合参数，c表示岩石粘聚力，c＝11.06
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6.99
×
0.99
T
；基于岩石莫尔圆和幂函数型M
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C强度包络线，建立高温高应力条件下岩石强度准则来描述莫尔圆的包络线，表达式如下：式中：σ1表示第一主应力，σ3表示第三主应力，α表示岩石破裂角，a和b为试验拟合参数，a＝(d+eT
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【专利技术属性】
技术研发人员：杨文东，王柄淇，姚军，张祥，井文君，刘春天，杨永飞，严侠，黄朝琴，曾青冬，马鹏程，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：