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题名基于断裂过程区的压裂驱油水力裂缝扩展模型及应用
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作者
曹虎
张广清
李世远
汪文瑞
谢彭旭
孙伟
李帅
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机构
中国石油大学(北京)石油工程学院
中国石油大学(北京)油气资源与工程全国重点实验室
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出处
《岩土力学》
北大核心
2025年第3期798-810,共13页
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基金
国家杰出青年科学基金(No.51925405)
国家自然科学基金面上项目(No.52174011)。
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文摘
压驱技术被用于解决低渗透油藏能量补充困难的工程问题,其中压驱施工压力是影响储层注水能力的关键参数。为确定合适的压驱施工压力,开展了基于过程区的压驱水力裂缝扩展临界压力研究。首先,结合弹性力学和弹塑性断裂力学,建立水力裂缝扩展稳定性判定模型,该模型考虑了过程区和井筒应力集中对裂缝尖端应力强度因子的影响。其次,设计可视化压驱试验研究压驱裂缝演化规律并验证模型的可靠性。最后,基于理论模型和试验压力曲线,确定压驱施工压力的上下限。结果表明,裂缝扩展有稳态扩展和非稳态扩展两种模式,受裂缝扩展的动力和阻力控制。破裂点前,压驱裂缝经历多个稳态和非稳态扩展阶段。压驱施工压力的下限为注入压力曲线斜率变小的拐点,该点是裂缝第1个稳态扩展阶段的起点,也是注入能力由降转升的起点;压驱施工压力上限对应的裂缝尖端应力强度因子等于0.05 MPa·m^(0.5),该点略高于破裂前最后一个裂缝稳定扩展阶段的终点,是注入能力的极大值点。该研究可为压驱施工参数优化提供理论支持。
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关键词
压裂驱油
裂缝扩展的稳定性分析
数字图像法
断裂过程区
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Keywords
fracturing-flooding
stability of fracture extension
digital image correlation(DIC)
fracture process zone(FPZ)
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分类号
TE348
[石油与天然气工程—油气田开发工程]
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题名无预应力钢纤维混凝土轨枕力学性能试验研究
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作者
曲玉福
韩笑东
郭恩懿
井国庆
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机构
武汉铁路职业技术学院
格罗宁根大学
北京交通大学交通运输学院
北京交通大学土木建筑工程学院
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出处
《铁道标准设计》
北大核心
2025年第7期74-78,129,共6页
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基金
国家自然科学基金重大科研仪器研制项目(5202780093)。
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文摘
预应力混凝土轨枕在氯化物环境或极端气候条件作用下,会产生质量和弹性模量损失,导致轨枕寿命下降,限制了其在极端气候线路的长期应用。研究一种基于钢纤维混凝土(SFRC)无预应力轨枕材料,其具有高抗裂能力、高耐久性。首先,提出一种SFRC的配合比,制作并测试SFRC抗拉、抗压、抗折能力和扩展度;然后,制作无预应力、预应力SFRC轨枕,进行三点抗弯试验,研究SFRC轨枕的抗弯能力;最后,使用图像相关分析技术(DIC)研究SFRC轨枕抗裂能力和裂缝扩展形式。SFRC材料试验结果表明,SFRC抗拉强度为10.5 MPa,是C60混凝土的5倍以上;抗压强度119.5 MPa,是C60混凝土的2倍;抗折强度24.6 MPa,扩展度530.2 mm;试验结果表明,SFRC轨枕在裂缝宽度达到2 mm时有更高的荷载和位移;预应力SFRC轨枕具有最大的抗弯刚度,无预应力SFRC轨枕与普通混凝土轨枕抗弯刚度相近。裂缝扩展分析结果表明,预应力SFRC轨枕开裂荷载为85 kN,无预应力SFRC轨枕开裂荷载为75 kN,相较普通混凝土轨枕分别提升54.5%和36.4%,并且产生的裂缝在破坏早期表现出数量多、宽度小的特点,在结构达到极限强度时,主裂缝宽度会迅速扩展,钢纤维不断拔出,直到彻底发生破坏。无预应力SFRC轨枕和预应力SFRC轨枕的性能均高于普通轨枕,可以满足正线铁路性能需求,在极端气候环境中具有广阔的应用前景。
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关键词
轨枕
钢纤维混凝土(SFRC)
力学性能
三点抗弯试验
裂缝扩展分析
静载抗裂性能
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Keywords
sleepers
steel fiber reinforced concrete(SFRC)
mechanical performance
three-point bending test
crack propagation analysis
static load crack resistance
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分类号
U213.3
[交通运输工程—道路与铁道工程]
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