基于H-J-C模型的水化页岩破碎有限元分析

摘要：

针对页岩地层钻井过程中钻井液对页岩水化作用的问题,提出了基于H-J-C模型的页岩含水饱和度与钻头破岩效率对应关系研究方法,开展了页岩含水饱和度对页岩力学特性影响规律的室内实验.通过室内实验研究发现:页岩含水饱和度对页岩强度、弹性/剪切模量、泊松比等宏观力学参数影响较大,得到不同饱和度工况下水化页岩力学参数值.借助LS-DYNA有限元软件,基于页岩破坏的H-J-C模型,利用室内实验得到的水化页岩的力学参数,模拟了钻头破碎页岩的动态过程.对水化页岩的应力变化、破碎形态、破碎效率进行了研究.结果表明:随着页岩含水饱和度增加,页岩强度降低,钻头破碎岩石的效率增加,当页岩含水饱和度从0.05增加到0.4时,钻头破碎岩石的效率增加了3.3倍.

关键词：水化页岩、H-J-C模型、岩石破碎、LS-DYNA

所属期刊栏目：14

分类号：TE22(钻井工程)

资助基金：国家自然科学基金51374228;校内自主创新项目27R1315018A

在线出版日期：2015-01-07（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共6页

页码：27-32