液氮预注后页岩压裂的损伤破裂机理研究

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变量注释表

1 绪论

1.1研究背景及意义

1.2国内外研究现状与不足

1.2.1岩石介质液氮压裂理论与实验研究现状

1.2.2 岩石介质损伤演化理论与本构模型

1.2.3 岩石介质热-流-固耦合理论

1.2.4 研究不足

1.3.2 研究方法及技术路线

1.4主要创新点

2 液氮冷却作用后页岩的物理力学特性

2.1试样采集与加工

2.2试验设备与试验方案

2.2.1 试验设备

2.2.2 试验方案及试验步骤

2.3页岩压缩力学特性

2.3.1 层理对页岩单轴压缩力学特性的影响

2.3.2 液氮冷却作用对高温页岩压缩力学特性的影响

2.4页岩拉伸力学特性

2.4.1 层理对页岩拉伸力学特性的影响

2.4.2 液氮冷却作用对高温页岩拉伸力学特性的影响

2.5页岩渗透率特性

2.5.2 液氮冷却作用对高温页岩渗透率的影响

2.6本章小结

3 液氮预注后页岩氮气压裂试验研究

3.1试验系统研制与试验步骤

3.1.1 试验系统研制

3.1.2 试验步骤

3.2试样制备与试验方案

3.2.2 试验方案

3.3不同条件下试样破裂压力变化规律

3.3.1 液氮注入时间的影响

3.3.2 岩体温度的影响

3.3.3 加载围压的影响

3.3.4岩样层理的影响

3.4 液氮冷却作用下页岩气储层压裂机理

3.5本章小结

4 压裂岩样损伤破裂的宏细观机制

4.1压裂岩样损伤破坏的宏观特征

4.1.1 液氮注入时间的影响

4.1.2 岩体温度的影响

4.1.3 加载围压的影响

4.2压裂岩样破裂面的三维形貌特征

4.2.2 液氮注入时间的影响

4.2.3 岩体温度的影响

4.2.4 加载围压的影响

4.3压裂岩样细观损伤测试

4.3.1 试验设备及原理

4.3.2 试验过程和方法

4.3.3 页岩压裂细观损伤断裂特征

4.4压裂岩样断口的细观形貌特征

4.4.1 液氮注入时间的影响

4.4.2 岩体温度的影响

4.4.3 加载围压的影响

4.5岩样破裂面宏细观破坏特征联系

4.6本章小结

5 基于损伤演化的页岩热-流-固耦合模型

5.1页岩损伤破坏准则与力学参数演化模型

5.1.2 页岩损伤破坏准则

5.1.3 页岩物理力学参数随损伤的演化

5.2多物理场耦合模型

5.2.2 变形控制方程

5.2.3 孔隙率模型

5.2.4 渗流控制方程

5.2.5 能量守恒方程

5.2.6 多物理场耦合关系

5.3数值模型的有限元解法

5.3.2 模型求解步骤

5.4模型验证

5.4.1 热流固耦合模型验证

5.4.2 氮气压裂试验验证

5.5本章小结

6 液氮预注对页岩气储层压裂损伤演化的影响

6.1.2 数值模拟参数

6.2液氮注入时间的影响

6.2.2 氮气压裂储层损伤演化规律

6.3强制对流换热系数的影响

6.3.2 氮气压裂储层损伤演化规律

6.4储层温度的影响

6.4.1 液氮预注后储层损伤演化规律

6.4.2 氮气压裂储层损伤演化规律

6.5地应力状态的影响

6.5.1 液氮预注后储层损伤演化规律

6.5.2 氮气压裂储层损伤演化规律

6.6层理倾角的影响

6.6.2 氮气压裂储层损伤演化规律

6.7本章小结

7 结论与展望

7.1主要结论

7.2展望

参考文献

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