【摘 要】
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页岩气为非常规油气资源,开发页岩气对于缓解能源危机意义深远。页岩的力学特性及破坏规律是影响页岩气开采全局的关键因素。通过监测页岩破坏过程的声发射特性,可以推断页岩裂
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页岩气为非常规油气资源,开发页岩气对于缓解能源危机意义深远。页岩的力学特性及破坏规律是影响页岩气开采全局的关键因素。通过监测页岩破坏过程的声发射特性,可以推断页岩裂纹的发展过程。 本文通过UTM5000微机控制电子万能试验机和PCI-2声发射系统对江西省赣北地区的页岩进行单轴压缩试验,获得了不同地域和不同层理方向的页岩力学特性和声发射特性,并利用单参数和参数关联分析法对不同地域和不同层理方向的页岩在单轴压缩下的力学特性和声发射特性之间差异进行了分析;研究了页岩在渐进加卸载试验下的声发射特性;采用真实破坏过程模拟软件 RFPA2D对页岩单轴压缩破坏过程及其声发射特性和渐进加卸载条件下的页岩kaiser效应进行了数值模拟。 研究结果表明:不同地域的页岩在单轴压缩下的力学特性和声发射特性具有明显的差异;页岩的抗压强度越小,破坏过程声发射活动越强,声发射累计计数越大;页岩层理方向对单轴压缩抗压强度和声发射特性有显著影响;0o层理方向抗压强度最高,90o层理方向其次,45o层理方向抗压强度最低;90o层理方向在整个变形破坏过程中AE振铃累计计数和能量累计数最大,AE计数率和能率也最大,AE活动水平最强,45o层理方向页岩的AE振铃累计计数和能量累计数最小,计数率和能率也最小,AE活动水平最弱;通过渐进加卸载试验得到的应力-时间-声发射能率图验证了页岩的凯瑟效应存在;通过RFPA2D软件数值模拟动态显示了页岩材料变形破裂的整个过程,其声发射图形象地表征了试样裂纹的位置和扩展过程;采用渐进加卸载方法进行数值模拟,验证了页岩具有明显的Kaiser效应。
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