含油泥岩各向异性蠕变研究

以软岩非线性蠕变理论为基础，对含油泥岩的弹性模量、泊松比、蠕变变形速率进行了测试和研究，通过分级加载三轴蠕变试验发现：含油泥岩的侧向蠕变具有明显地各向异性，横向蠕变有明显的加速，并且比轴向加速蠕变阶段出现提前，在加速蠕变阶段，轴向蠕变的则不明显。随着应力水平以及层理面与样品端面夹角的增加，瞬时弹性模量也增大，有明显的各向异性；瞬时泊松比的变化显著，最大瞬时泊松比为常规三轴实验所测泊松比的2．5倍；横向形变的瞬时弹性模量随应变的增大而减少，两者呈非线性关系；同时，泊松比与蠕变呈非线性关系。根据含油泥岩蠕变力学参数，推导出横向各向异性非线性蠕变方程，为海下开采条件下的巷道支护提供了理论依据。     

复采煤巷泥岩底板蠕变控制技术

高庄矿资源已枯竭,目前处于残采阶段,巷道水文地质条件复杂,矿压应力集中现象明显。巷道在下分层浮煤中施工受残余支承压力影响较大,底板泥岩容易发生蠕变,架棚被挤成倒梯形。该矿采用锚网喷、锚网喷+锚杆+底梁联合支护、开槽卸压技术,有效控制了巷道底板泥岩的蠕变。     

煤矿巷道底板泥岩三轴蠕变特性试验研究

采用MTS815电液伺服试验系统对某煤矿底板泥岩进行了三轴压缩蠕变试验,得到轴向应变、环向应变、体积应变与时间的关系曲线;建立了基于Burgers模型的泥岩非线性蠕变方程;理论曲线与某煤矿底板泥岩蠕变试验曲线基本吻合,表明建立的Burgers模型能够模拟泥岩底板蠕变力学特性。     

岩石试件非线性黏弹塑性蠕变模型研究

蠕变是岩石的重要力学特征之一。根据岩石全过程应力-应变曲线的特征,建立非线性黏弹塑性蠕变模型,并建立了模型的状态方程、本构方程、恒应力状态下的蠕变方程和恒速率应力状态下的蠕变方程。通过引入岩石的流变指数建立的非线性黏弹塑性蠕变模型,较好地反映了岩石试件的3阶段蠕变过程,充分描述岩石加速蠕变特性;同时,得出岩石试件蠕变变形、蠕变速率和蠕变加速度的解析表达式。通过分析,岩石试件在恒应力速率下,只要应力大于岩石的长期强度,岩石试件就进入加速蠕变阶段;而在恒应力下,岩石试件在经过一定时间后才能进入加速蠕变阶段,这一时间的长短与岩石试件的力学性质有关。     

混合花岗岩蠕变特性研究

岩石流变性是岩石重要力学特性之一.利用Instron-1342伺服刚性材料试验机,采用单体分级加载对混合花岗岩进行了单轴压缩蠕变试验,获得了混合花岗岩的蠕变曲线,并对其力学规律进行了分析,在此基础上确定了混合花岗岩的长期强度.采用伯格斯模型描述了混合花岗岩的弹性性质,并确定相应的流变力学参数.     

岩石试件非线性黏弹塑性蠕变模型分析

建立了非线性黏弹塑性蠕变模型,并建立了模型的本构方程。通过引入岩石的流变指数建立的非线性黏弹塑性蠕变模型,较好地反映了岩石试件的3阶段蠕变过程,充分描述岩石加速蠕变特性;同时,得出岩石试件在恒应力状态下的蠕变变形、蠕变速率和蠕变加速度的解析表达式。通过分析得到:岩石试件在恒应力下,岩石试件在经过一定时间后进入加速蠕变阶段,这一时间的长短与岩石试件的力学性质有关,特别与岩石的流变指数有很大的关系;岩石的流变指数是岩石的一个重要指标,它对岩石蠕变增长快慢程度有着重要的影响,岩石的流变指数越大,岩石越容易进入流变加速阶段,越容易失稳。     

基于分数阶微积分理论的泥岩蠕变损伤本构模型

泥岩在吸水膨胀时,其各力学参数均会发生明显变化。建立泥岩分数阶损伤蠕变模型结构图,引入描述岩石损伤程度的损伤变量,当应力水平超过岩石的长期强度时,在泥岩加速应变率加载情况下,建立基于分数阶微积分理论的非线性蠕变损伤模型,基于蠕变模型建立加速应变率加载情况下的泥岩蠕变本构模型。通过本构模型得到,在加速蠕变阶段,应变与时间呈指数函数关系。利用蠕变试验数据对所提出的模型进行验证,结果表明,分数阶β为岩体固有参数并且能够反映岩体硬度,在加速蠕变阶段,分数阶损伤蠕变本构模型能够较好地描述泥岩蠕变的应力—应变关系。     

考虑初期损伤的岩石蠕变模型

为了描述岩石稳定蠕变阶段的非线性特征,现基于Kachanov提出的损伤律推导了损伤变量在衰减、等速蠕变阶段随时间的演化方程,然后根据Lemaitre应变等效原理得到了有效应力随蠕变时间、初始损伤变量和最小损伤变量的变化关系,再将有效应力代替广义开尔文蠕变模型中的Caucy应力,从而建立了考虑初期损伤的广义开尔文蠕变模型。根据泊江海子煤矿砂质泥岩的三轴压缩蠕变试验数据对广义开尔文蠕变损伤模型进行辨识。辨识结果表明:考虑初期损伤的广义开尔文模型理论曲线和试验曲线吻合度非常高,对衰减和等速阶段的描述效果远好于传统广义开尔文模型。     

泥岩变温蠕变试验温度修正及蠕变特性

以郓城煤矿泥岩为研究对象,进行了常温范围内泥岩变温三轴压缩蠕变试验,试验结果表明常温范围内温度对泥岩蠕变应变影响较大,对泥岩蠕变速率影响较小,进行泥岩蠕变特性分析前必须对蠕变试验结果进行温度修正。根据温度周期变化下岩石稳态蠕变试验结果,提出了常温范围内岩石蠕变试验温度修正方法,该方法能较好的辨识得到岩石的温度应变率以及岩石的稳态蠕变速率,采用该温度修正方法对泥岩变温蠕变试验结果进行了辨识和修正,结果表明常温范围内围压25 MPa条件下泥岩温度应变率约为2.80×10-5 /℃,修正后泥岩蠕变特性与西原模型相符,试样的稳态蠕变速率与轴向偏应力近似呈线性关系。     

塔里木软岩层蠕变规律实验研究

塔里木软岩层对套管的影响主要表现在油井穿过岩盐等软岩层时常发生阻卡和套管损坏等现象，使得固井质量及油井寿命大为降低，经济损失十分严重。为较好地解决这个问题，软岩层蠕变规律试验研究是一项重要的基础工作。为此，研制了能进行温度加热、加压和控制的常规三轴压缩蠕震实验装置，利用此装置对塔里木软岩层试样进行了各种温度、压力条件下的常规三轴压缩蠕变实验研究，得到不同温度和压力水平下的岩石蠕变试验曲线，用经验公式对实验结果进行拟合，得到在不同温度软岩层材料随时间变形的规律。研究结果对生产实践有重要的指导意义。     

深部油页岩巷道变形破坏机理及稳定性控制研究

针对民和盆地窑街煤田侏罗世典型陆相油页岩巷道多次翻修仍然无法保证正常生产需要的现状,结合油页岩沉积环境及其主要物理化学性质分析,采用岩石强度衰减非线性蠕变模型,通过数值模拟研究分析巷道围岩应力和围岩变形速率随时间的变化规律,指出围岩组分中较高的黏土类矿物成分在风化和水理作用下易膨胀崩解,时间效应对围岩强度的影响以及不合理的支护参数是巷道围岩变形失稳的根本原因.在此基础上提出了“高强预紧,适度让压,封闭裂隙,切断水源”的围岩控制技术,通过高强预应力让压锚杆、锚索配套碟形托盘、及时喷浆、注浆等方法实现深部油页岩巷道围岩稳定控制.在埋深800～ 850 m的集中运输下山应用该技术与以往的支护效果进行对比分析,表明提出的围岩控制技术有效控制了巷道变形破坏,保证了巷道的稳定性.     

小颗粒油页岩热裂解制取页岩油可行性分析

根据油页岩的理化特性,分析了小颗粒油页岩热裂解制取页岩油的可行性。在实验室条件下,利用自行研制的流化床热裂解装置进行了制取页岩油的研究,结果表明热裂解制取页岩油是小颗粒油页岩加工制油的可行方法,且产油率在5%左右。     

虎林盆地油页岩沉积特征

本文阐述了油页岩主要为下第三系沉积发育时期,是在继承了中生代断陷的基础上再次拉张裂陷形成的。沉积环境体现为深湖—半深湖相。盆地虎林组油页岩大致有6层,厚度2.7-6.3 m,含油率一般为3%~7%,产于虎林组的中部。     

油页岩开采模式

随着世界石油市场高油价时代来临,原来高成本的油页岩生产变得经济,油页岩已成为非常重要的替代能源。由于受诸多因素限制,常规油页岩开采方法成本较高。基于我国油页岩埋藏条件及其物理力学性质,分析国内外非常规油页岩开采以及相关的试验,提出了2种开采模式——油页岩原位开采与钻孔水力开采。     

油页岩渣的综合利用

油页岩渣是油页岩干馏或燃烧剩下的物质,多孔结构,具有很好的活性,因而用途非常广泛.介绍了油页岩渣的主要成分、造成的环境污染及综合利用途径.油页岩渣可用作建筑材料,如高档水泥填料、轻质混凝土骨料陶粒及轻质砖材料等;在工业上可用来制备优质煅烧高岭土、白炭黑和铝盐产品、塑料和橡胶填料及合理利用金属元素,还可用作铸造用防粘砂添加剂,用于废气和废水处理等;在农业上,可用来生产肥料、改良土壤等.油页岩渣的综合利用能取得良好的资源、环境、经济及社会效益,对于实现资源的可持续发展具有重大意义.     

油页岩回采巷道稳定机理及控制技术

针对油页岩回采巷道难支护特点,结合油页岩物理化学性质分析,指出围岩层理结构及风化作用是巷道变形失稳的根本原因,并通过数值模拟研究确定锚杆支护参数。在此基础上提出了"高强预紧,适度让压,喷浆护表"的围岩控制技术,通过高强预应力让压锚杆、锚索配套大面积碟形托盘实现围岩稳定控制。在埋深800～850 m的回采巷道应用该技术与以往的支护效果进行对比分析,表明提出的围岩控制技术有效控制了巷道变形破坏,保证了巷道的稳定性。     

提高页岩干馏装置采油率的建议

分析了影响采油效率的三大因素，提出了改进建议。采用新的回收工艺对系统内含油瓦斯进行回收，以提高采油效益。     

油母页岩资源的综合利用进展

作为一种非常规能源,油母页岩的发展前景广阔。主要介绍了从油母页岩中提取页岩油的开发利用方法及其综合利用现状,并对油母页岩的开发利用趋势和发展方向作出展望。