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A coupled model of temperature and pressure based on hydration kinetics during well cementing in deep water
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作者 WANG Xuerui SUN Baojiang +5 位作者 LIU Shujie LI Zhong LIU Zhengli WANG Zhiyuan LI Hao GAO Yonghai 《Petroleum Exploration and Development》 2020年第4期867-876,共10页
Considering the complicated interactions between temperature,pressure and hydration reaction of cement,a coupled model of temperature and pressure based on hydration kinetics during deep-water well cementing was estab... Considering the complicated interactions between temperature,pressure and hydration reaction of cement,a coupled model of temperature and pressure based on hydration kinetics during deep-water well cementing was established.The differential method was used to do the coupled numerical calculation,and the calculation results were compared with experimental and field data to verify the accuracy of the model.When the interactions between temperature,pressure and hydration reaction are considered,the calculation accuracy of the model proposed is within 5.6%,which can meet the engineering requirements.A series of numerical simulation was conducted to find out the variation pattern of temperature,pressure and hydration degree during the cement curing.The research results show that cement temperature increases dramatically as a result of the heat of cement hydration.With the development of cement gel strength,the pore pressure of cement slurry decreases gradually to even lower than the formation pressure,causing gas channeling;the transient temperature and pressure have an impact on the rate of cement hydration reaction,so cement slurry in the deeper part of wellbore has a higher rate of hydration rate as a result of the high temperature and pressure.For well cementing in deep water regions,the low temperature around seabed would slow the rate of cement hydration and thus prolong the cementing cycle. 展开更多
关键词 deep-water drilling well cementing hydration reaction kinetics temperature field pressure field coupled prediction model
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Coupled effect of cement hydration and temperature on hydraulic behavior of cemented tailings backfill 被引量:10
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作者 吴迪 蔡嗣经 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS CSCD 2015年第5期1956-1964,共9页
Cemented tailings backfill(CTB) is made by mixing cement, tailings and water together, thus cement hydration and water seepage flow are the two crucial factors affecting the quality of CTB. Cement hydration process ca... Cemented tailings backfill(CTB) is made by mixing cement, tailings and water together, thus cement hydration and water seepage flow are the two crucial factors affecting the quality of CTB. Cement hydration process can release significant amount of heat to raise the temperature of CTB and in turn increase the rate of cement hydration. Meanwhile, the progress of cement hydration consumes water and produces hydration products to change the pore structures within CTB, which further influences the hydraulic behavior of CTB. In order to understand the hydraulic behavior of CTB, a numerical model was developed by coupling the hydraulic,thermal and hydration equations. This model was then implemented into COMSOL Multiphysics to simulate the evolutions of temperature and water seepage flow within CTB versus curing time. The predicted outcomes were compared with correspondent experimental results, proving the validity and availability of this model. By taking advantage of the validated model, effects of various initial CTB and curing temperatures, cement content, and CTB's geometric shapes on the hydraulic behavior of CTB were demonstrated numerically. The presented conclusions can contribute to preparing more environmentally friendly CTB structures. 展开更多
关键词 cemented tailings backfill hydration water seepage flow pore water pressure coupled model
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基于颗粒重组理论的水合物沉积物温-压耦合热力学模型
3
作者 周瑞 白冰 杨光昌 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期1226-1235,共10页
水合物沉积物赋存时的温度和孔隙水压变化对沉积物的力学性质影响明显。基于颗粒重组理论,通过引入温-压耦合系数δ、剪应变和体应变胶结应力衰减方式(λ_(v),λ_(s))和水合物饱和度影响下的剪胀方程d,建立了水合物沉积物温-压耦合热力... 水合物沉积物赋存时的温度和孔隙水压变化对沉积物的力学性质影响明显。基于颗粒重组理论,通过引入温-压耦合系数δ、剪应变和体应变胶结应力衰减方式(λ_(v),λ_(s))和水合物饱和度影响下的剪胀方程d,建立了水合物沉积物温-压耦合热力学模型。利用数值模拟结果同室内试验结果的对比分析,从宏观力学性质变化和微观作用机理两个角度探讨了围压、水合物饱和度和温-压耦合系数对沉积物力学特性的影响。最后,对模型中的刚度系数和体应变衰减参数进行敏感性分析。结果表明:引入温-压耦合系数的水合物沉积物模型能够很好的描述沉积物赋存的温度和水压同其力学特性变化关系。环境温度降低和水压增大增强了微观层面水合物的胶结强度和刚度,宏观表现为峰值强度、应变软化和剪胀性提高。刚度系数γ通过增大沉积物初始刚度使得沉积物表现出更强的峰值强度。体应变衰减参数λ_(v)通过提高胶结应力衰减速率增强沉积物的应变软化特性。 展开更多
关键词 温-压耦合系数 颗粒重组理论 热力学模型 水合物沉积物 剪胀方程
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天然气水合物注热分解诱发储层变形破坏的正交数值模拟研究
4
作者 翟诚 吴迪 秦冬冬 《特种油气藏》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期112-119,共8页
针对天然气水合物热分解而引起的储层失稳破坏机理及影响因素不明确的问题,考虑因水合物热分解引起的地层传热、孔隙流体渗流和固体骨架的变形破坏,建立了水合物沉积层的热-流-固耦合模型及其作用下储层固体骨架的弹塑性本构模型。基于A... 针对天然气水合物热分解而引起的储层失稳破坏机理及影响因素不明确的问题,考虑因水合物热分解引起的地层传热、孔隙流体渗流和固体骨架的变形破坏,建立了水合物沉积层的热-流-固耦合模型及其作用下储层固体骨架的弹塑性本构模型。基于ABAQUS软件的USDFLD子程序进行二次开发,开展正交实验数值模拟,分析注热温度差、水合物沉积层的绝对渗透率和有效主应力差对水合物沉积层近井储层变形破坏影响的敏感性及影响机理。结果表明:对近井储层变形破坏影响的敏感程度由大到小依次为有效主应力差、绝对渗透率、注热温度差;水合物热分解引起的近井储层力学性质劣化和有效应力下降是导致其发生变形破坏的主要原因;有效主应力差越大,等效塑性应变最大值越大,并且受水平地应力非均匀性的影响,近井储层变形破坏最严重的位置始终位于井眼最小水平地应力方向上。该研究成果可为热激法开采天然气水合物或含水合物地层的钻井作业提供借鉴。 展开更多
关键词 天然气水合物 注热分解 热-流-固耦合模型 弹塑性本构模型 正交数值模拟 等效塑性应变最大值
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基于耦合水化模型的超高掺粉煤灰混凝土性能研究
5
作者 漆天奇 杨舒涵 《水利水电快报》 2024年第4期85-93,共9页
为通过数值手段模拟高粉煤灰掺量的水工混凝土的性能演化过程,探讨超高掺粉煤灰混凝土的应用价值,以相关试验成果为基准,采用热-化-力耦合方法模拟粉煤灰掺量为35%,80%的水工混凝土的水化放热过程,建立热力学参数与水化度的关系。在此... 为通过数值手段模拟高粉煤灰掺量的水工混凝土的性能演化过程,探讨超高掺粉煤灰混凝土的应用价值,以相关试验成果为基准,采用热-化-力耦合方法模拟粉煤灰掺量为35%,80%的水工混凝土的水化放热过程,建立热力学参数与水化度的关系。在此基础上,引入流固共轭传热方程模拟大坝浇筑及通水冷却过程,并比较了两种混凝土在大岗山高拱坝施工中的温控特性。结果表明:耦合模型可准确模拟混凝土在不同外部环境下的性能演化过程;采用超高掺粉煤灰混凝土可有效降低温控费用和人力成本。 展开更多
关键词 超高掺粉煤灰混凝土 热-化-力耦合水化模型 热力学性能 温控特性
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基于OpenGeoSys的天然气水合物降压开采热-水-力耦合分析模型 被引量:1
6
作者 叶智刚 王路君 +1 位作者 朱斌 陈云敏 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第11期3191-3202,共12页
天然气水合物是突破世界能源瓶颈的重要潜在途径,降压法是目前公认最经济有效的开采方法。降压开采时会引起固相水合物分解、液气产生与运移、热量传递及沉积物骨架变形,表现出温度场、液气渗流场、应力应变场间强烈的热-水-力(T-H-M)... 天然气水合物是突破世界能源瓶颈的重要潜在途径,降压法是目前公认最经济有效的开采方法。降压开采时会引起固相水合物分解、液气产生与运移、热量传递及沉积物骨架变形,表现出温度场、液气渗流场、应力应变场间强烈的热-水-力(T-H-M)耦合响应,易诱发开采井倾斜、储层塌陷等灾变。基于开源有限元平台Open Geo Sys及其已有的饱和土T-H-M耦合模型,通过嵌入水合物动力分解方程表征固相水合物分解为气液相过程,引入水气质量守恒描述液气相变特性;在此基础上采用非线性互补方法(nonlinear complementary problem,简称NCP)结合特殊主变量选取严格框定液气饱和度范围,并将水合物动力分解速率与控制方程源汇项予以关联;构建了开源的水合物开采T-H-M耦合分析模型。通过与室内降压分解试验和大尺度数值模型对比,验证了该模型的适用性和正确性,并探讨了水合物开采过程中孔隙水压缩性对沉积物T-H-M耦合过程的影响。结果表明:本模型求解水合物分解引起的固液气相变与液气相生成或消失等强非线性问题时稳定性好;降压开采过程中水合物由近及远逐渐分解,产生气液逐渐向边界处运移并逐渐达到稳定运移状态,气、液相饱和度渐趋稳定;受气相溶解的影响,气相饱和度发展滞后于液相饱和度;高孔隙压力下孔隙水压缩性对远端孔压与骨架变形影响显著。 展开更多
关键词 水合物沉积物 降压法 分析模型 热水力耦合 OPENGEOSYS
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天然气水合物藏开采物性变化的流固耦合研究 被引量:22
7
作者 程远方 沈海超 +2 位作者 赵益忠 张建国 夏元博 《石油学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第4期607-611,共5页
将水合物分解效应融合到渗流场与岩土变形场的耦合作用中,建立了天然气水合物藏气、水两相非等温流固耦合数学模型,并开发了有限元程序。对墨西哥湾某水合物藏进行了实例研究,分析了储层应力状态、物性参数分布及动态变化规律。结果表明... 将水合物分解效应融合到渗流场与岩土变形场的耦合作用中,建立了天然气水合物藏气、水两相非等温流固耦合数学模型,并开发了有限元程序。对墨西哥湾某水合物藏进行了实例研究,分析了储层应力状态、物性参数分布及动态变化规律。结果表明,水合物分解效应、流固耦合作用以及井眼效应是影响储层应力状态和物性参数的3个主要因素,其作用机理不同,影响程度和范围各异。其中,水合物分解效应是主要控制因素,会导致分解区储层有效孔隙度和渗透率显著升高,弹性模量和内聚力等力学性能大幅度降低;流固耦合作用对分解效应引起的物性及力学参数的变化趋势具有明显的抑制作用,同样不可忽视。 展开更多
关键词 天然气水合物藏 降压开采 物性参数 流固耦合 数学模型 有限元法
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气体钻井中泥页岩地层遇水时的井壁稳定性研究 被引量:11
8
作者 李荣 孟英峰 +1 位作者 汪绪刚 袁波 《钻采工艺》 CAS 北大核心 2008年第3期5-8,15,共5页
常规钻井液钻井中,水在正压差、毛管力和化学势等作用下进入泥页岩发生井壁失稳,而气体钻井除了自身的力学失稳外,主要在毛管力作用下吸收下部地层水造成泥页岩地层井壁失稳。因此,随着气体钻井技术的发展,在钻遇下部地层出水后,泥页岩... 常规钻井液钻井中,水在正压差、毛管力和化学势等作用下进入泥页岩发生井壁失稳,而气体钻井除了自身的力学失稳外,主要在毛管力作用下吸收下部地层水造成泥页岩地层井壁失稳。因此,随着气体钻井技术的发展,在钻遇下部地层出水后,泥页岩地层的井壁失稳机理值得研究。从分析气体钻井条件下泥页岩吸水扩散系数、吸水膨胀系数和吸水后的力学参数变化入手,结合建立的力学化学耦合模型,紧紧抓住气体钻井和水基钻井液钻井的不同点,使得该模型能较好地运用到气体钻井泥页岩井壁稳定性的分析中,并通过DY1井气体钻井实践验证了文中的模型。 展开更多
关键词 气体钻井 泥页岩 耦合模型 吸水规律
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水化反应和温度对新鲜胶结尾砂充填料浆流变特性的耦合效应(英文) 被引量:6
9
作者 吴迪 蔡嗣经 黄刚 《Transactions of Nonferrous Metals Society of China》 SCIE EI CAS CSCD 2014年第9期2954-2963,共10页
新鲜胶结尾砂充填料浆的流动性取决于它的流变特性,所以理解新鲜料浆的流变性具有重要的意义。此外,料浆的流变性又与料浆中所发生的水泥水化反应进程和温度的发展变化相关。基于此原因,建立数值模型以分析和预测在水化反应和温度耦合... 新鲜胶结尾砂充填料浆的流动性取决于它的流变特性,所以理解新鲜料浆的流变性具有重要的意义。此外,料浆的流变性又与料浆中所发生的水泥水化反应进程和温度的发展变化相关。基于此原因,建立数值模型以分析和预测在水化反应和温度耦合作用下充填料浆流变特性的演化规律。在实验室通过试验研究了料浆的流变行为,并将试验结果与模拟结果进行对比来验证模型的有效性。在不同的条件(料浆的初始温度、灰砂比、水灰比)下,利用所建立的模型对水化反应和温度耦合效应下的料浆流变规律进行模拟研究。研究结果有助于更好地理解胶结尾砂充填料浆的流变性。 展开更多
关键词 胶结尾砂充填 水化反应 温度 流变 耦合模型
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考虑含水合物沉积物损伤的多场耦合模型研究 被引量:10
10
作者 张小玲 夏飞 +1 位作者 杜修力 许成顺 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第11期4229-4239,4305,共12页
天然气水合物是一种新型的清洁能源,具有广阔的应用前景。但在水合物开采过程中温压条件的改变会引起水合物的分解,导致含水合物沉积物胶结强度的丧失;同时,沉积物在加载过程中由于其内部微裂纹、缺陷逐渐扩展以及土颗粒间的水合物逐渐... 天然气水合物是一种新型的清洁能源,具有广阔的应用前景。但在水合物开采过程中温压条件的改变会引起水合物的分解,导致含水合物沉积物胶结强度的丧失;同时,沉积物在加载过程中由于其内部微裂纹、缺陷逐渐扩展以及土颗粒间的水合物逐渐破碎也会引发含水合物沉积物的损伤,而以往对于水合物分解过程中多场耦合模型的研究忽略了沉积物结构损伤演化过程及其对耦合过程的影响。因此,基于连续损伤理论,在损伤统计本构模型中引入三参数的Weibull分布和残余强度修正系数,建立起考虑损伤阈值和残余强度影响的含水合物沉积物损伤统计本构模型;进而将本构模型嵌入到水合物分解过程的多场耦合模型中,建立了考虑含水合物沉积物损伤的温度-应力-渗流-化学(THMC)多场耦合数学模型;基于该模型讨论了含水合物沉积物结构损伤对水合物分解过程中沉积物储层的变形、压力、温度等因素的影响规律。通过计算分析发现:含水合物沉积物结构损伤对水合物分解的多场耦合过程具有显著影响,并且随着分解时间的增加,其影响逐渐增大。 展开更多
关键词 含水合物沉积物 损伤统计本构模型 多场耦合
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深水气井测试流动保障研究 被引量:15
11
作者 周雪梅 段永刚 +3 位作者 何玉发 游媛 李果 邓科 《石油天然气学报》 CAS CSCD 2014年第5期149-152,9,共4页
目前国内外对深水气井测试的研究工作主要集中在深水钻完井、管柱受力分析和水合物预测方面,对于深水气井测试流动保障这一领域还未深入开展研究。从渗流理论出发,结合井筒流动模型和井筒温度模型,将形成的气藏-井筒耦合模型与预测水合... 目前国内外对深水气井测试的研究工作主要集中在深水钻完井、管柱受力分析和水合物预测方面,对于深水气井测试流动保障这一领域还未深入开展研究。从渗流理论出发,结合井筒流动模型和井筒温度模型,将形成的气藏-井筒耦合模型与预测水合物的p-T图统一起来,预测深水情况下水合物生成的位置比单纯的井筒模型预测结果更为精确。通过分析影响水合物形成的影响因素,给出多种情况下相应的防治措施,从而保障测试的顺利进行。以南海荔湾的某口井资料进行测试验证了该方法的合理性。 展开更多
关键词 深水气井 气井测试 气藏-井筒耦合模型 水合物 流动
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大宁-吉县区块井下节流特性 被引量:1
12
作者 窦益华 闫新 +1 位作者 郑杰 缑雅洁 《科学技术与工程》 北大核心 2021年第20期8427-8434,共8页
为了解决大宁-吉县区块致密气井井下节流易于出现水和物堵塞油管的问题。针对该区域采用井下节流工艺的气井,基于质量、能量守恒方程,结合井筒流入动态,建立考虑多因素耦合的井筒温度压力计算模型,并与Ramey模型、Hassan&Kabir模型... 为了解决大宁-吉县区块致密气井井下节流易于出现水和物堵塞油管的问题。针对该区域采用井下节流工艺的气井,基于质量、能量守恒方程,结合井筒流入动态,建立考虑多因素耦合的井筒温度压力计算模型,并与Ramey模型、Hassan&Kabir模型进行对比;考虑天然气水和物生成条件,结合考虑多因素耦合的井筒温度压力计算模型,建立井下节流温降压降耦合模型,得到节流后井筒温度场与压力场分布,分析井下节流器不同下入深度井筒温度压力分布。结果表明:与Hassan&Kabir模型、Ramey模型相比考虑多因素耦合的井筒温度压力计算模型具有更高的精确性,更低的模型变异系数。大吉14向1井、大吉4-5井节流器最优下入深度为1900 m;模拟节流嘴直径、下入深度对气井产气量变化的影响,揭示了气井产气量随节流嘴直径和节流器下入深度变化的规律;通过FLUENT模拟得到节流流场内温度、压力在节流嘴入口处急剧减小,速度急剧增大。研究可为现场预防天然气水和物生成和井下节流参数确定提供理论依据。 展开更多
关键词 井下节流 天然气水合物 节流嘴直径 产气量 耦合模型
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基于水化反应动力学的深水固井井筒温度与压力耦合预测模型 被引量:11
13
作者 王雪瑞 孙宝江 +5 位作者 刘书杰 李中 刘正礼 王志远 李昊 高永海 《石油勘探与开发》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2020年第4期809-818,共10页
针对深水固井候凝期间水泥浆温度、压力与水化反应之间复杂的相互作用,基于水泥浆水化反应动力学建立深水固井候凝井筒温度压力耦合模型,利用差分法进行耦合数值求解,并将计算结果与实验及现场数据进行对比以验证模型的准确性。考虑水... 针对深水固井候凝期间水泥浆温度、压力与水化反应之间复杂的相互作用,基于水泥浆水化反应动力学建立深水固井候凝井筒温度压力耦合模型,利用差分法进行耦合数值求解,并将计算结果与实验及现场数据进行对比以验证模型的准确性。考虑水化反应、温度、压力之间的相互作用时,新建立的固井井筒温度压力耦合模型计算精度在5.6%以内,能够很好地满足工程要求。结合深水井开展数值模拟分析候凝期间井筒温度、压力、水化度的演化规律,研究结果表明:水泥浆温度在水化热作用下会迅速升高;随着水泥浆胶凝强度的发展,水泥浆的孔隙压力会逐渐降低,甚至低于地层压力,从而引发气窜;瞬态变化的温度和压力会影响水泥浆水化反应速率,井筒深部的水泥浆在高温高压环境下具有更快的水化反应速率;对于深水固井作业来说,泥线附近的低温环境会延长水泥浆的候凝时间,导致固井工作周期变长。 展开更多
关键词 深水钻井 固井 水化反应动力学 温度场 压力场 耦合预测模型
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基于性能演变理论的混凝土细观损伤特性研究 被引量:3
14
作者 胡倩筠 常晓林 +2 位作者 冯楚桥 周伟 马刚 《浙江大学学报(工学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第8期1596-1604,1630,共10页
为研究混凝土性能演变过程中的损伤特性,借助细观力学随机骨料模型,将化学-热-力耦合的性能演变模型引入混凝土损伤特性研究中,直观反映早龄期混凝土的材料性能和损伤参数随其内部水化反应的演变过程.结合连接宏-细观热力学特性的均匀... 为研究混凝土性能演变过程中的损伤特性,借助细观力学随机骨料模型,将化学-热-力耦合的性能演变模型引入混凝土损伤特性研究中,直观反映早龄期混凝土的材料性能和损伤参数随其内部水化反应的演变过程.结合连接宏-细观热力学特性的均匀化方法,对硬化过程中混凝土三相介质的材料参数进行率定,并且在细观层次上实现早龄期混凝土单轴拉伸试验的数值模拟.结果表明,水化度的空间分布差异性对早龄期混凝土力学参数的取值存在显著影响;采用的水化度损伤模型能够直观反映早龄期混凝土试件在单轴拉伸试验中裂缝萌生、扩展直至贯通的全过程,可以为早龄期混凝土结构的拉伸损伤断裂过程分析提供有力的数值工具. 展开更多
关键词 早龄期混凝土 细观力学 化学-热-力耦合模型 水化度损伤模型 单轴拉伸试验
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混凝土水化化学反应动力学模型的推导及应用 被引量:3
15
作者 冯楚桥 余晓敏 +2 位作者 常晓林 罗代明 熊杰 《中国农村水利水电》 北大核心 2019年第1期152-157,共6页
从性能演变的基本观点出发,研究了混凝土的水化反应过程,提出了一种混凝土热-化学耦合模型,该模型可考虑混凝土实时温度对水化放热速率的影响。混凝土温度场与化学场的耦合主要通过引入水化度来达成——将水化度作为化学反应系统物理-... 从性能演变的基本观点出发,研究了混凝土的水化反应过程,提出了一种混凝土热-化学耦合模型,该模型可考虑混凝土实时温度对水化放热速率的影响。混凝土温度场与化学场的耦合主要通过引入水化度来达成——将水化度作为化学反应系统物理-化学耦合场的中间变量并建立水化度与放热量之间的关系。基于热力学及化学反应动力学的基本理论,推导了水化反应化学亲和力的公式;导出了水化反应的控制方程,建立了相应的水化模型,并详述了模型在有限元方法中的实现过程;最后,结合相关试验结果对该模型进行了数值验证。 展开更多
关键词 化学反应动力学 水化度 耦合模型 水化过程 混凝土
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天然气水合物降压开采中海床沉降特征及其影响因素 被引量:4
16
作者 孙金 吴时国 +2 位作者 朱林奇 刘艳锐 孙中宇 《中南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第3期1033-1046,共14页
为计算天然气水合物降压开采过程中的海床沉降量,考虑水合物分解、气水两相渗流、多孔介质导热和传质传热、沉积物变形等多物理场耦合作用,采用Duncan-Chang模型描述水合物层的变形破坏特征,建立天然气水合物降压开采过程中的渗流场-温... 为计算天然气水合物降压开采过程中的海床沉降量,考虑水合物分解、气水两相渗流、多孔介质导热和传质传热、沉积物变形等多物理场耦合作用,采用Duncan-Chang模型描述水合物层的变形破坏特征,建立天然气水合物降压开采过程中的渗流场-温度场-变形场三场耦合模型,并基于有限元法进行求解。研究结果表明:在地温梯度影响下,降压开采时水合物层下部的水合物分解速率较快,其分解范围大于上部的分解范围;水合物分解前缘处的垂向有效应力随分解后力学参数的改变发生突变;水合物降压开采时的海床沉降主要由水合物分解导致的水合物层切线弹性模量、强度以及孔隙压力降低诱发,地层最大沉降位于开采井附近水合物层与上覆地层的界面处,而海床面处的沉降最大值位于开采井处。海床沉降与井底压力、水合物层渗透率、初始切线弹性模量、水合物层厚度等因素有关;井底压力越小、水合物层厚度越大,海床沉降量越大;水合物层渗透率越高,地层孔隙压力耗散越快,海床沉降越明显;水合物层初始切线弹性模量越大,海床沉降量越小。 展开更多
关键词 天然气水合物 降压开采 海床沉降量 水合物分解 多场耦合模型
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基于格构模型的长龄期混凝土力学性能研究
17
作者 陈凌霄 程勇刚 +5 位作者 周伟 马刚 王桥 田文祥 刘摇 高宇 《武汉大学学报(工学版)》 CAS CSCD 北大核心 2022年第3期238-246,共9页
为研究并预测长龄期混凝土的力学性能,基于三维格构模型构建了考虑真实形状骨料、界面过渡区(interfacial transition zone,ITZ)与砂浆基质的三相混凝土细观模型。结合万家口子水电站工程中的混凝土物理试验,进行了水化数值试验与单轴... 为研究并预测长龄期混凝土的力学性能,基于三维格构模型构建了考虑真实形状骨料、界面过渡区(interfacial transition zone,ITZ)与砂浆基质的三相混凝土细观模型。结合万家口子水电站工程中的混凝土物理试验,进行了水化数值试验与单轴压缩数值试验,模拟不同龄期混凝土单轴压缩破坏过程,建立了基于水化度的混凝土细观力学参数演化模型。结果表明:基于三维格构模型构建的三相混凝土细观模型能够较好地反映混凝土单轴压缩破坏过程,与物理试验较为符合;基于混凝土水化-力耦合的三维混凝土细观格构模型对混凝土抗压强度的预测与物理试验值更为接近,可为长龄期混凝土力学性能的预测提供有效的数值方法。 展开更多
关键词 三维格构模型 长龄期混凝土 细观力学 水化-力耦合 强度预测
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基于COMSOL Multiphysics天然气水合物沉积物热-水-力-化多场耦合模型研究(英文) 被引量:8
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作者 Xiang SUN Hao LUO Kenichi SOGA 《Journal of Zhejiang University-Science A(Applied Physics & Engineering)》 SCIE EI CAS CSCD 2018年第8期600-623,共24页
目的:水合物沉积物开采过程是一个热-水-力-化多场耦合过程,该过程包含了不同土层间的热对流、压缩引起的局部变形以及胶结结构破坏引起的应力松弛。不适当的开采会引起出砂、塌孔等破坏问题。本文旨在建立天然气水合物沉积物多场耦合... 目的:水合物沉积物开采过程是一个热-水-力-化多场耦合过程,该过程包含了不同土层间的热对流、压缩引起的局部变形以及胶结结构破坏引起的应力松弛。不适当的开采会引起出砂、塌孔等破坏问题。本文旨在建立天然气水合物沉积物多场耦合计算模型,以量化由开采引起的地质灾害风险。创新点:1.通过COMSOL Multiphysics实现水合物开采过程多场耦合有限元控制方程的计算;2.建立的模型考虑变形-渗流双向全耦合过程。方法:1.通过理论推导,给出开采天然气水合物过程模拟的控制方程;采用偏微分方程模块实现除力学之外其他物理场的耦合计算;采用结构力学模块实现变形计算。2.通过与试验数据进行比较验证模型的可靠性。3.通过对比全耦合模型与半耦合模型,分析双向耦合对水合物开采过程中沉积物物理力学行为的影响。结论:1.所建立模型能够精确模拟水合物开采过程中沉积物的物理力学行为。2.当考虑压缩对渗流的影响时,由于孔隙率的降低,计算得到的水合物分解速度要小于不考虑该影响时的速度。3.由于存在层间对流效应,非均质模型计算得到的水合物分解速度要快于均质模型。 展开更多
关键词 水合物沉积物 多场耦合模型 COMSOL 产气
原文传递
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