一、颗粒型砂介质的受压力学特征及屈服滑动(论文文献综述)
莫云龙[1](2019)在《煤岩力学行为裂隙结构效应研究》文中提出针对煤岩灾变破坏多尺度力学行为结构效应研究中的科学问题,围绕裂隙结构对煤岩的力学性质、变形和破坏行为及应变型冲击地压能量判据的影响展开研究。通过压缩实验测得煤岩力学性质及破坏特征,依靠计算机层析扫描技术和三维重构技术获取煤岩原生裂隙结构特征及裂隙结构的演化行为,基于有限元算法模拟不同裂隙结构的煤岩在相同加载路径下的变形情况。首先,利用样本相关性分析、偏最小二乘法得到煤岩原生裂隙结构几何特征与力学性质之间的关联。其次,针对数值模拟结果得出了裂隙结构对煤岩变形行为的影响。最后,依据弹性力学、统计损伤力学和冲击地压能量理论论证了裂隙发育程度对煤岩破坏特征及应变型冲击地压能量判据的影响。研究发现:(1)不同冲击倾向性煤岩,原生裂隙结构特征差异显着,且煤岩原生裂隙结构对其力学性质的影响能力及不同力学性质对煤岩裂隙结构的敏感程度均不同。(2)与无冲击倾向性煤岩相比,强冲击倾向性煤岩峰前裂隙结构的演化行为更为剧烈,有显着的几何非线性特征,对强冲击倾向性煤岩峰前变形起主控作用的裂隙尺度约为试件尺寸的1/3,对无冲击倾向性煤岩峰前变形起主控作用的裂隙尺度约为试件尺寸的1/5。(3)裂隙结构影响了强冲击倾向性煤岩峰前整个变形过程,但对无冲击倾向性煤岩峰前变形的影响作用却随着加载的进行逐渐降低。(4)煤岩试件强度的样本个性、破坏机制和动态破坏时间均受裂隙结构的影响。(5)建立了更为一般的统计损伤本构模型,提出了裂纹起裂应力的确定方法,讨论了冲击倾向性受裂隙结构的影响,得到了应变型冲击地压能量判据与裂隙结构的关系。论文共有图71幅,表17个,参考文献104篇。
贾俊[2](2017)在《碳酸盐岩复杂裂缝发育特征及测井评价研究 ——以鄂北D气田下古M5_(1-5)气藏为例》文中认为勘探开发实践表明,裂缝型油气藏已成为21世纪油气增储上产的主要领域之一。D气田作为中石化在鄂尔多斯盆地重要的天然气生产基地之一,在上古生界不断获得油气勘探突破的同时,下古生界奥陶系碳酸盐岩裂缝型储层对气藏规模化开发的影响逐渐显现。然而,对该区裂缝的发育特征及地质成因、测井识别与有效性评价、分布规律及其与气藏关系尚不明确,极大制约了规模化开发的推进。为此,论文以D气田下古生界奥陶系风化壳碳酸盐岩裂缝为研究对象,开展裂缝发育特征与地质成因、测井识别与有效性评价、裂缝分布规律与气藏关系的研究,着力建立一套裂缝的测井评价与预测方法,全面认识裂缝发育对天然气产能的影响,为研究区规模化开发提供技术支撑。首先,立足钻井取心资料,对裂缝宏观发育特征(包括裂缝缝面特征、形态、产状、充填、裂缝长度和宽度等)开展统计和分析;同时,对岩心采样,并开展配套岩石物理实验,获取裂缝微观特征及所蕴含的地质信息。在此基础上,结合研究区域构造、岩溶体系研究成果,以及裂缝充填物稳定同位素测定、岩石声发射实验和包裹体测试等实验结果,对裂缝的地质成因和形成期次进行综合分析,进一步明确裂缝发育类型及差异化特征。其次,采用岩心刻度常规测井的方法,定性、定量评价裂缝:①采用取芯,辅以钻井、录井及测试等资料对测井资料进行标定,开展裂缝常规测井响应特征分析,建立裂缝与测井响应特征的联系;②采用敏感性分析、归一化及特征变量相关性分析等多步优化法,综合运用贝叶斯函数和逐步判别分析开展有效裂缝的非线性识别;③在裂缝识别的基础上,对裂缝孔隙度、宽度等参数进行定量计算,并与岩心裂缝观察和成像测井裂缝参数计算结果进行对比分析,分岩性建立了裂缝有效性测井评价标准。最后,在裂缝发育特征、测井识别、定量评价研究基础上,对裂缝的纵向和平面发育主控因素进行分析,开展裂缝分布评价,并结合测试数据,进一步分析裂缝在天然气疏导、富集中的作用。通过上述研究,形成了一套适合D气田下古生界奥陶系碳酸盐岩储层裂缝识别、测井有效性评价和分布预测方法,并取得了以下认识:研究区虽然以垂直裂缝和高角度裂缝发育为主,但裂缝有效性较差,大部分裂缝被方解石、泥炭质及白云石充填,未充填的有效缝仅占19.9%;纵向上,M55亚段黑色灰岩地层裂缝最为发育,M51和M52白云岩地层裂缝发育次之,但有效裂缝线密度更高。构造裂缝、风化裂缝、溶蚀裂缝为研究区发育的主要裂缝类型。其中构造裂缝发育呈现多期次性,以燕山—喜山期发育为主;风化、溶蚀裂缝发育纵向上呈现分带性,风化溶蚀裂缝发育于第一期岩溶垂直渗流带(M51、M52),溶蚀裂缝主要发育于第二、三期岩溶带(M53-5亚段)充填裂缝测井响应特征不明显,但部分未充填低角度张性构造裂缝表现为声波时差值增大、密度值减小;半充填—未充填构造缝在微球型聚焦测井曲线上呈现“平台或尖刺状”电阻率降低特征;规模较大、延伸较远,充填程度较低的高角度构造缝,双侧向测井呈现一定程度的正幅度差,且伴有井眼扩径现象。研究区以微裂缝发育为主,裂缝孔隙度平均值为0.26%,裂缝宽度平均值为0.012mm。M5104白云岩地层有效裂缝孔隙度大于0.35%,裂缝宽度大于0.019mm;M55灰岩地层有效裂缝孔隙度大于0.31%,裂缝宽度大于0.015mm。构造变形、岩溶古地貌及岩层厚度是研究区裂缝发育三大主控因素。基于岩层厚度及构造裂缝密度两个主控因子的组合评价方法所建立的裂缝主要发育层段(M51、M52和M55)裂缝分布评价图表明:M51-2亚段裂缝主要发育于岩溶高地、岩溶斜坡等陡壁拉张区与构造作用叠合区域;M55亚段则表现为受岩性控制下的构造裂缝与坍塌溶蚀缝叠加的发育规律。M51-5亚段广泛发育且相互连通的裂缝体系不仅为上覆石炭系太原组天然气向下运移至马家沟组提供了通道,而且在平面上的岩溶高地、岩溶斜坡等陡壁拉张区与构造作用叠合区域及纵向上有效裂缝较发育的M51、M52亚段形成了天然气局部富集区,单井测试产能较高。
王俊[3](2017)在《空场嗣后充填连续开采胶结体强度模型及其应用》文中研究表明随着绿色开采技术的发展,以及国家固体非能源矿产"三率"评价标准的推行,充填采矿法必将得到广泛的应用。盘区机械化连续开采、安全高效、低成本及低贫损是充填采矿技术的核心研究主题。两步骤的空场嗣后充填法是开采矿石围岩中等稳固、中厚及以上矿体的主体采矿方法。该法分两步骤回采,矿柱胶结充填,矿房非胶结充填。为最大限度提高矿石回收率,该法已发展为无矿柱连续开采模式。稳定的胶结充填体形成的支撑框架是回采矿房的安全保障。如何科学合理地确定胶结体强度是空场嗣后充填法的关键,也关系到降低充填成本的现实要求。当前,缺乏对该类胶结充填体所需强度的系统研究,其强度设计大多采用经验类比法等,往往造成充填体强度与工程实际要求不符。有的矿山因充填体强度不足发生充填体崩塌,有的矿山则因充填体强度过高而造成充填成本居高不下影响效益,可见科学合理的胶结体强度,直接影响到矿体安全、高效开采及矿石开采率指标。因此,有必要根据两步骤空场嗣后充填法的工艺特点,基于充填体的受力状态,建立胶结充填体的强度模型,这对深化充填采矿理论研究和指导矿山生产实践都具有重要意义。本文通过分析两步骤空场嗣后充填法开采步骤的变化对胶结充填体受力状态的影响,结合充填体作用机理的研究现状,认为胶结充填体的力学作用主要表现为改善顶板岩体受力状态支撑顶板破碎岩体、为侧帮卸载岩块的滑移趋势提供侧限压力、抵抗采场闭合和限制尾砂流动,基于胶结充填体为"自立性人工矿柱"特点开展建模及研究工作。研究方法及成果如下:(1)通过对大红山铜矿空场顶板跨落实测结果的统计分析,建立了平衡拱高度与采场结构尺寸、围岩稳定性的关系。将采场顶板平衡拱与胶结充填体接触部分对应拱顶石重力视为岩层作用于胶结充填体顶部的压力,确定了胶结充填体顶部压力的计算方法。(2)以滑移角确定采场围岩片帮范围,指出侧帮围岩滑移面上抗滑阻力与胶结充填体作用力共同保持具有滑移趋势的三维楔形体稳定,采用楔体滑动理论建立了采场侧帮滑移块体的极限平衡状态方程,并推导了采场侧帮对胶结体的压力。(3)根据尾砂三联杆高压固结实验结果,分析得出尾砂密度随压力的变化关系满足幂函数特征。通过分析自重条件下采场内任意高度尾砂微元体的平衡条件,建立了大体积尾砂充填体自压密规律(即尾砂密度随高度的变化关系)。采用Fluent模拟采场内尾砂密度的分布状态,结果表明,相同高度条件下数值模拟结果与模型计算结果密度最大差值为0.062t/m3,最小差值为0.001t/m3,平均密度相差0.011t/m3,结果高度吻合。(4)采用莫尔-库仑准则及楔体滑动理论,分析胶结体和尾砂充填体接触面上尾砂单元体极限应力状态以及尾砂三维楔形体的极限平衡状态,结合尾砂自压密规律,分别建立了尾砂充填体对胶结体侧压力的计算方法,两种分析方法虽然不同,但却能推导出相同的结果。(5)综合以上研究内容,建立了两步骤空场嗣后胶结充填体最不利状态下(一侧临空、一侧受非胶结尾砂侧压力条件下)的强度模型,包括内聚力计算模型、抗压强度计算模型和抗剪强度计算模型。模型充分考虑了胶结充填体结构尺寸、顶板松散岩体重力、围岩作用力、胶结充填体与围岩之间的接触条件以及尾砂充填体对胶结体侧压力等因素,更符合采场实际情况。(6)采用FLAC 3D建立了大红山铜矿385中段48-54线区段的数值模型,根据空场嗣后胶结体强度模型计算结果(强度随高度的变化关系),对区段内胶结矿柱分层赋值强度参数。根据试块强度实验和应力应变实验结果,选择胶结矿柱分层变形参数。选用Model morh(本构模型为莫尔-库仑模型)进行计算。结果表明,385中段48-54线区段内胶结矿柱按设计的强度参数及分层充填方式条件下,在区段回采过程中均能保持稳定。(7)本文研究成果应用于大红山铜矿48-54线区段大盘区空场嗣后充填连续开采的生产实践。经矿山统计,共采出矿石2238919t,平均品位0.45%,贫化率10.03%,回收率87.5%,盘区生产能力达2487t/d。区段内胶结矿柱服务至整个区段回采结束未发生大规模垮塌。工业应用证明,依据本文建立的胶结充填体强度模型设计的充填体强度及配合比符合大红山铜矿生产实践要求。论文研究成果对深化充填采矿理论研究具有重要意义,对相似矿山具有较高的应用和推广价值。
郭海永[4](2016)在《疏松砂岩油藏出砂管理井的产能评价》文中研究指明疏松砂岩油藏储层具有弱胶结的特征,在生产过程中易于大量出砂从而导致套管损毁、磨蚀管线等危及安全生产的事故发生,所以在疏松砂岩油藏的开发过程中,通常采用防砂的完井方式来防止大量出砂危害油井生产。完全防砂会导致近井带地层的淤塞,从而降低油井产能,而允许地层出砂的生产方式疏通了地层,改善了孔渗结构从而提高了油井产能。适度出砂技术(又称出砂管理)就是在防砂降产与出砂增产之间寻求一种平衡,在不超过最大地面砂处理量的前提下,允许部分出砂,一定程度提高油井产能。实施这一适度出砂工艺的井称为出砂管理井,通过优化完井方式和生产压差,实现疏松砂岩出砂井的产能最优化。本文以疏松砂岩油藏为研究对象,在前人理论研究和实验模拟的基础上,从油藏渗流入手,以获得出砂对地层物性与产能的定量影响为目标,围绕出砂机理、完成了以下主要工作:(1)出砂临界条件计算方法研究;(2)产能计算模型与出砂后改善渗透率数学模型的建立;(3)完井表皮的计算以及出砂对完井表皮和油井产能的影响;(4)适度出砂井产能评价程序的编制;(5)定量计算与出砂相关的多参数对储层物性、产能的影响与合理生产压差的确定。通过以上研究,得到了以下主要结论和认识:(1)建立了评价砂粒产出的临界条件数学模型,将临界出砂压力梯度作为临界出砂条件,临界出砂压力梯度与剥蚀开始系数、残余内聚力、颗粒半径的倒数呈现出正比关系,与正有效体积应力、内摩擦角、孔隙度呈反比关系;(2)建立了出砂与储层渗流过程的模型,该模型主要由储层的孔隙度与渗透率以及储层压力分布、临界出砂压力梯度、剥蚀系数、坍塌孔隙度、生产压差等参数决定,出砂的程度受压力梯度控制,出砂的过程由剥蚀模型描述,剥蚀系数描述岩石剥蚀出砂的能力;(3)分析了疏松砂岩油藏开采过程中含砂流体产出与产能的关系,随着油井含砂流体的产出,油井的产能逐步提高,含砂浓度越高,产能提高的倍数也就越大;(4)编制了适度出砂井产能评价程序,程序可以用来分析不同参数对地层孔、渗条件和产能的影响以及建立合理的生产压差;(5)分析了出砂对地层孔、渗结构的影响过程,解释了油藏出砂增产的原因是由于地层的孔、渗条件得到了改善,并给出了具体的孔、渗改善情况分布图,分析了不同因素包括:临界出砂压力梯度、剥蚀系数、坍塌孔隙度、生产压差、防砂精度、完井表皮等因素对地层孔、渗条件和油井产能的影响。本文研究的主要创新点包括:(1)编制了易于使用的疏松砂岩适度出砂井产能评价程序,可以用来模拟出砂井的产能、地层物性变化规律;(2)从出砂提高产能的机理入手,分析了多参数对出砂和储层物性的影响。
陈亮[5](2016)在《工作面前方煤体变形破坏和渗透率演化及其应用研究》文中研究表明目前,厚煤层开采的主要方法为综放采煤法,高瓦斯矿井综放工作面普遍存在瓦斯涌出量偏大的现象,不仅制约着工作面的高效生产,还给采煤工作面带来危险。一方面是因为煤层软煤较发育,煤体渗透率较低,瓦斯抽采效率较低;另一方面因为工作面的开采强度大,工作面抽采工作不到位,比如煤层瓦斯预抽时间较短,边采边抽瓦斯抽采设计没有充分考虑卸压区煤体的瓦斯抽采。工作面前方卸压瓦斯抽采可以有效增加煤层开采过程中边采边抽的瓦斯抽采效果,所以加强工作面前方煤体的破坏变形和渗透率演化研究,对于工作面煤体瓦斯的卸压高效抽采设计和解决工作面瓦斯涌出异常有着重要的理论指导意义。本文以余吾煤业回采工作面为研究对象,选取不同破坏类型的煤样(原煤和型煤),基于岩石力学、弹塑性力学和渗流力学等理论,采用现场应力测试、工作面前方煤体变形三轴模拟试验、渗透率演化模型的建立和COMSOL数值模拟以及现场抽采工程应用的综合方法,分析了不同煤体结构特征和瓦斯吸附-解吸特征对煤体变形的影响,研究了工作面前方煤体的应力-应变-渗透率变化特征,得出工作面变形破坏机理和渗透率演化规律,本文主要研究如下:(1)煤体孔隙结构及瓦斯吸附解吸特征研究通过对比分析软煤和硬煤的挥发分、瓦斯含量、吸附常数(a、b值),可知软煤相对于硬煤具有孔隙较发育、变质程度稍高以及吸附性较强的特点,这是软煤的瓦斯含量高于硬煤的根本原因。采用压汞法分析了实验地点型煤和原煤的孔隙结构特征,型煤中中孔占比85.87%,而微孔和过渡孔所占14.13%,相应的原煤数据为8.29%和91.71%。原煤和型煤分形维数D原=2.69,D型=2.92,说明型煤的孔隙结构复杂程度大于原煤的;型煤的孔隙体积、孔隙度分别为原煤的6.24、6.89倍,型煤的渗透率为原煤的41倍,充分说明了型煤的孔隙较发育,有效渗流通道大于原煤,其渗透性远远强于原煤的。硬煤相比软煤较快达到解吸过程的稳定阶段(解吸量达到最终解吸量的8090%),但是硬煤的稳定阶段持续时间很长,这是因为原煤中的微孔给瓦斯解吸和扩散造成障碍,延迟了瓦斯完全解吸所需时间。软煤吸附性较强,相对于硬煤具有较多的解吸量和较快的解吸速度,主要因为原煤孔隙结构以微孔和过渡孔为主,型煤孔隙结构以中孔为主,比表面积较大,此外,软煤在形成过程中经历了构造动力变质作用,致使其变质程度稍高于硬煤。通过试验研究发现原煤吸附-解吸变形过程依次为抽真空收缩阶段、充气压缩阶段、吸附膨胀阶段、卸压膨胀阶段、弹性恢复阶段和解吸收缩阶段;型煤只有抽真空收缩阶段、吸附膨胀阶段、解吸收缩阶段。这是因为型煤和原煤的孔隙-裂隙结构的不同,型煤煤体不存在煤体骨架应力,即不存在充气压缩变形和卸压弹性变形阶段。(2)原煤和型煤的常规三轴渗流实验研究原煤常规三轴渗流实验过程包括压密阶段,线弹性变形阶段,塑性屈服阶段,应力跌落阶段,残余破坏阶段,型煤的试验过程包括压密阶段,线弹性变形阶段,塑性屈服阶段,塑性软化阶段。在相同轴压和围压条件下,2种煤样渗透率都随着孔隙压力的变化呈现‖V‖字形变化,二者间呈现二次多项式的函数关系,这是由于煤体发生的吸附膨胀效应、克林伯格效应和基质收缩效应共同作用的结果。在固定轴压和孔隙压力条件下,煤样渗透率随与围压之间呈现指数函数关系。对比分析了型煤和原煤模拟试验的全应力应变曲线,原煤发生明显的宏观破坏,并且在破坏点处渗透率出现了激增,型煤沿轴向和径向应变明显大于原煤,但不存在明显的宏观破坏。通过对比分析孔隙压力对原煤和型煤的影响可知,原煤的发生克林伯格效应的临界压力为1.1MPa,型煤则为1.4MPa,说明除了加载应力和孔隙压力,煤样自身的孔隙裂隙结构在煤体渗流特性中也起着重要作用。(3)工作面前方煤体变形破坏模拟实验研究通过在N1102工作面展开钻孔应力测试和数值模拟而得出工作面原岩应力区的垂向应力为10.23MPa,应力集中系数为2.23,根据不同区域应力变化情况划分出缓慢增压区、应力集中区和常压区,并且给出了不同区域内的垂向应力和水平应力的理论公式,从而制定出精确的轴、围压加卸载方案,保证实验结果与现场应力的一致性。本文通过对原煤和型煤展开模拟试验,得出在原岩应力区原煤的非线性压密阶段和线弹性变形阶段区分很明显,而型煤在该区整体上呈现为非线性变形,这主要跟原煤和型煤的孔隙结构有关;在应力集中区型煤和原煤整体上都是逐渐由压缩变形转向膨胀变形,但原煤变形小于型煤变形;在卸压区,原煤和型煤具有本质区别,原煤发生了明显的宏观破坏,具有清晰的剪切裂纹,而型煤逐步进入蠕变阶段,慢慢呈现出剪胀性破坏,整体破坏并不明显。然后对比常规三轴渗流实验结果,发现了模拟试验中的煤体破坏比常规三轴更剧烈,能量更大,并且原煤的卸围压效应系数大于型煤的,型煤破坏能量小于原煤的,说明了软煤的始突能量值较低,故容易发生煤与瓦斯突出。基于煤体孔隙-裂隙等效力学模型,笔者提出了原煤煤体变形可分为基质变形、孔隙变形和表面裂隙变形,并考虑了瓦斯吸附解吸效应,推导出含瓦斯原煤煤体在弹性和塑性变形阶段的各向变形的本构方程;型煤煤体变形主要有基质变形和孔隙变形,考虑瓦斯吸附解吸效应,推导出含瓦斯型煤煤体在弹性和塑性变形阶段的各向变形的本构方程。(4)工作面前方煤体渗透率演化模型及数值模拟在工作面前方煤体变形模拟试验中,煤样变形是受本体有效应力、结构有效应力和损伤有效应力的综合作用的结果,但在模拟实验的不同阶段中占主导作用的有效应力有所不同,通过分析发现煤体渗透率与煤体所受等效有效应力存在一定的对应关系,即非线性压密和线弹性阶段有效应力系数趋于原始孔隙率ф,屈服和塑性软化阶段有效应力系数范围为(ф,фd),残余破坏阶段有效应力系数范围为(фd,фc)。考虑了煤体应力应变变形、孔隙压力压缩变形和瓦斯解吸收缩变形,分别推导出了工作面前方煤体孔隙率和渗透率的数学方程:应用Comsol软件对工作面前方煤体的应力分布、瓦斯压力分布和渗透率分布进行了分析,数值模拟的应力分布规律与现场钻孔应力测试结果基本一致,应力集中峰值基本在6.7m附近;瓦斯压力随着工作面距离增加而逐渐趋于原始瓦斯压力,并在应力集中区和卸压区的过渡区域发生骤降,产生较大的瓦斯压力梯度;渗透率在应力峰值处达到最低,卸压区最大渗透率约为原岩应力区渗透率的2.5倍。(5)现场抽采工程验证分析根据卸压区处于极限应力状态煤体的应力平衡方程,借鉴不同学者对于卸压区宽度计算理论研究,基于前方煤体受力状态推导出包含瓦斯压力的卸压区宽度计算公式,进一步分析不同元素对于卸压区宽度影响。由N1102回采工作面相关地质参数等计算卸压区宽度约为4.6m,依据回采时具体参数不同取值现场回采时卸压区宽度为45m。依据主动测压法相关理论,设计顺层钻孔注氮试验,距工作面不同距离钻孔前期卸压速率、稳压压力值差异明显,间接反应采煤工作面前方煤体―三区‖所受应力状态、煤体裂隙发育状况、渗透率变化趋势等,且不同区域的范围与理论计算值相吻合,为不同区域瓦斯抽采设计提供现场理论依据。基于理论计算、现场钻孔注氮试验以及N1102工作面瓦斯抽采现状,设计顺层钻孔卸压区瓦斯抽放钻孔,计算钻孔卸压区有效抽放长度并优化钻孔布置,得到工作面向前推进期间,抽放钻孔不同抽放期间抽放瓦斯流量变化。卸压区瓦斯抽采流量约为原岩应力区2.8倍,因此,优化卸压区的瓦斯抽采设计具有较高的应用价值。
杜冰[6](2014)在《固体颗粒介质管材窄环带胀缩成形工艺研究》文中进行了进一步梳理窄环带管类零件成形时,会呈现出有异于宽环带成形时的特殊性和复杂性,主要表现为:外扩(胀形)类管件出现成形压力过高,贴模难,成形壁厚不达标等问题;内缩(缩径)类管件存在无起皱失稳的临界缩径成形区间。基于固体颗粒介质管材成形易于密封、压力建立简便、内压非均匀分布、颗粒介质与管坯接触会产生有益摩擦等工艺特性,能有效解决窄环带外扩类管件的成形难题,并可将其推广至缩径类管件的成形领域。通过理论研究、数值仿真和工艺试验,探明了窄环带管件胀形及缩径的成形规律,成功试制了某高温合金航空发动机窄凸环管件及某窄环带缩径型零件。在以上两典型特征零件成形工艺的研究过程中,针对采用有限元模拟固体颗粒传压及流动所带来的局限性和误差较大的问题,根据力平衡法则,提出了有限元与离散元(FEM-DEM)耦合方法,解决了连续体与离散体接触的弹塑性力学耦合问题。拓宽了颗粒介质数值分析的广度和深度。颗粒介质为散体、摩擦型材料,其在加载过程中表现出的力学行为有异于其它传力介质。通过颗粒材料性能试验,研究了其在围压作用下的宏观及细观力学特征,得到了颗粒材料的物理参数,由此确立了颗粒介质的数值模型材料参数。为了验证颗粒介质有限元数值模型和离散元数值模型的宏观力学表现,分别建立了两种数值模型下的传压仿真模型,与相应的传压性能试验进行对比。结果分析表明,数值模拟结果与传压性能试验吻合较好,从而获得了模拟颗粒介质成形问题所需的仿真参数。采用薄壳理论分析了管材胀形变形机理,确定了与管坯几何尺寸相关的长、短管坯变形模式,解释了属于短管坯变形模式下的窄环带外扩类管件成形的特殊性及复杂性。以理论研究为基础,应用有限元数值仿真分析了管端进给力和成形内压的匹配关系对管件成形性能的影响,设计了水平分模、轴向弹性补料结构的固体颗粒介质管件胀形模具装置,实现了在单动压机上合模、补料和内压加载的双动压制功能,成功试制了某航空发动机高温合金GH3044薄壁凸环管件。为扩展颗粒介质成形工艺在管材成形领域的应用范围,提出了固体颗粒介质缩径成形新工艺。运用L. H. DONNELL线性屈曲理论,求解了管材端部固支、受均布外压作用下的环向弹性起皱失稳临界载荷与波数表达式;基于线性硬化材料模型假设,导出了管端固支条件下缩径成形时环向塑性起皱失稳临界载荷和应力,并确定了管坯发生塑性失稳的几何判定条件;分析了管材缩径成形几何参数对弹塑性起皱失稳的影响规律。求解了不同成形条件下的环向起皱临界主应变轨迹,并利用有限元数值仿真方法进行了分析判定,确定了临界失稳主应变判定曲线。在理论和数值分析的基础之上,设计了固体颗粒介质缩径成形模具及工艺试验,分析了颗粒介质缩径成形的工艺特征,并论证了采用有限元模拟方法模拟颗粒介质时存在的局限性。针对固体颗粒介质成形工艺模拟方法中应用有限元建立散体颗粒数值模型所导致的一系列问题,如无法体现颗粒介质细观参数变化对成形的影响、介质的局部网格精细程度对计算成本及分析精度影响大等,提出了FEM-DEM耦合方法的详细的解决方案。根据边界力平衡法则,确立了FEM-DEM耦合方法,通过Visual Basic语言开发了FEM-DEM耦合仿真平台,实现了离散元与有限元计算数据的交互继承传输,解决了连续体与离散体接触的弹塑性力学数值模拟问题。以固体颗粒介质管材缩径成形为分析载体进行耦合过程研究,获取了该工艺中固体颗粒介质的传力特性与细观结构变化规律,并分析了颗粒粒径、装料体积、接触摩擦、球体刚度等工艺参数对管坯塑性成形性能的影响规律,证明了FEM-DEM耦合方法的准确性。
潘荣锟[7](2014)在《载荷煤体渗透率演化特性及在卸压瓦斯抽采中的应用》文中认为煤层卸压开采是通过应力释放使煤体产生大量的新生裂隙,改变煤体结构特征,促使煤层渗透性发生了根本性的改变,实现煤层增透以促瓦斯抽采。本文以煤层卸压开采为主线,以载荷煤体渗透率演化特性和煤体裂隙扩展机制为重点,以理论分析、实验研究、数值模拟和工程实践为主要手段,研究加卸荷过程中煤体裂隙演化和渗透率变化过程,获得渗透率演化规律和建立相应模型,并将结果应用于卸压开采下被保护层渗透率的分布特性和卸压瓦斯抽采的研究。本论文的主要研究结论如下:(1)制取标准原煤样,采用与卸压开采煤层受力特征相同的力学路径,进行了不同加卸荷下的渗透率实验,得到了不同层理方向上渗透率比达7.5:1,分析卸荷过程渗透率演化差异原因,提出在相同卸荷点应力下试样初始损伤程度越大,卸荷极限承载强度就越低,致使在卸荷过程中试样损伤变形的加剧和大量新裂隙的产生,最终渗透率剧增且大于加荷过程的渗透率。根据渗透实验结果获得了卸荷增透的实验现象和新认识。(2)将损伤力学、卸荷力学和渗流力学相结合,运用RFPA2D–Flow软件模拟了加卸荷作用下不同预置层理试件裂隙起裂、扩展、贯通机制和渗透特性,获得载荷条件下试件裂隙演化过程和渗透变化规律,渗透率的变化与裂隙演化具有一致性。并与渗透实验对比分析,指出卸荷点处试件内部出现的破坏点和损伤微裂隙越多,在卸荷后微裂隙扩展速度就越快,破坏点数量则更多,最终易产发生破断变形,渗透率剧增。(3)根据在载荷条件下试样渗透实验和裂隙演化模拟,得出加荷过程试样渗透率随着有效应力的增大而减小;而卸荷过程试样渗透率随着有效应力的减小而增大,但卸荷过程渗透率并非是加荷过程的简单逆过程,并建立了载荷煤体渗透率与有效应力的关系。对比了试样渗透率演化的整体过程及规律,获得了卸荷过程渗透率演化的三种典型路径的概念模型,提出了与载荷煤体变形特征相对应的弹性渗透率模型、塑性渗透率模型和卸荷增透模型。(4)根据铁法矿区大隆煤矿煤层赋存特点,利用FLAC3D软件对试验矿区被保护层采动变形和应力变化进行模拟研究,得出被保护层采动变形和应力变化规律。结合渗透率演化实验及模型,并利用Matlab中的Surf函数获得了下被保护层渗透率空间分布规律,把卸压采动影响区域的渗透率划分为原始渗透区、弹性渗透区、塑性渗透区和卸荷增透Ⅰ区、卸荷增透Ⅱ区。根据研究结果,选取底抽巷穿层钻孔对被保护层的卸压瓦斯进行抽采,并抽采钻孔的布置方式进行优化。
王哲[8](2013)在《含砂原油介质中螺杆泵定子橡胶摩擦磨损行为研究》文中研究说明潜油螺杆泵采油系统作为一种实用有效的机械采油设备,具有结构简单、体积小、耗能低、投资少,以及使用、安装、维修、保养方便等特点,它兼有离心泵和柱塞泵的优点,适宜于斜井、水平井、沼泽地区以及海上平台采油作业,且不存在断杆和管漏故障等,并在高粘度稠油、大油气比油和含砂油的开采作业中体现出了较好的性能和效益。目前,该技术在国内外油田已得到了普遍重视,并有望成为油田主要机采方式之一。橡胶材料因具有良好的耐油、耐磨和耐高温等性能,被用来作为采油螺杆泵的定子材料,由于油井实际工况环境常为掺杂磨粒的腐蚀性介质,使动态密封过程中的橡胶材料易发生过早的磨损失效,极大地影响了螺杆泵橡胶定子的使用性能和工作寿命,这也是导致螺杆泵失效的主要原因之一。然而,迄今为止尚缺乏为选择此类橡胶材料所必须的磨损机理研究和普适性指导原则。因此,研究采油螺杆泵定子橡胶的磨损机理,不仅对生产有实际应用价值,也将十分有益于丰富和发展橡胶摩擦学理论与实践知识。针对现今采油螺杆泵定子橡胶磨损机理研究不足的问题,本文以采油螺杆泵的金属转子与橡胶定子摩擦配副为研究对象,在实验室中模拟螺杆泵实际工况,建立定子橡胶磨损试验分析程序,构建试验平台,对橡胶试块在除砂原油润滑介质、含砂原油介质及液体石蜡润滑等条件下进行磨损试验。从磨粒磨损、侵蚀磨损以及腐蚀磨损等方面对采油螺杆泵定子橡胶摩擦磨损行为进行较全面的研究。首先基于对采油螺杆泵工作特性的充分认识,详细分析了螺杆泵螺杆在橡胶衬套副中的运动特性,推导出单螺杆泵转子与定子间的最大滑动速度以及接触压力计算公式。根据采油螺杆泵运动学的分析方法及计算公式,以GLB120-27型采油螺杆泵的结构参数为例,确定金属转子和橡胶定子间的滑动速度和载荷数据范围,进而确定了实验室环境下模拟螺杆泵工况条件的磨损试验中钢轮的转速和载荷参数值。论文阐述了橡胶摩擦磨损的复杂性,探讨了原油在螺杆泵定子橡胶摩擦磨损过程中的影响及基本润滑机理,并深入分析了橡胶摩擦磨损理论,明确了除砂原油介质中螺杆泵定子橡胶的摩擦磨损行为、橡胶摩擦磨损主要机理、磨损类型及其影响因素。在此基础上通过对采油螺杆泵定子橡胶本身的材料性能和使用环境进行分析,系统地研究含砂原油介质中螺杆泵定子橡胶的磨损行为及其机理。研究发现,采油螺杆泵正常工作中的磨损形式主要有磨粒磨损、侵蚀磨损、疲劳磨损及腐蚀磨损等。针对这些磨损行为,采用MPV-600型微机控制磨粒磨损试验机,选取常用的丁腈橡胶(NBR)和氟橡胶(FPM)试块与45#钢在除砂原油润滑、原油含砂介质以及液体石蜡润滑条件下进行采油螺杆泵定子橡胶衬套副的摩擦磨损模拟试验,测定其摩擦系数和磨损量,分析得到摩擦系数和磨损量随法向载荷的变化规律,再利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线能量色散光谱分析仪(EDX)以及红外光谱分析仪(FT-IR)对橡胶磨损后的磨痕表面、化学元素含量和官能团状态进行测定。综合试验测试结果,分析橡胶的摩擦磨损行为,观察除砂原油润滑条件下橡胶的物性变化,考虑含砂原油中磨粒浓度、尺寸、形状在不同法向载荷作用下对橡胶的磨损规律,以及关注腐蚀性介质对橡胶磨损的影响,进而得到橡胶定子在原油介质中的磨粒磨损机理以及溶胀腐蚀和机械磨损的交互作用的表达关系,并针对现有的橡胶磨损试验机的不足进行改进,设计新的含砂料浆橡胶磨粒磨损测试装置。通过上述研究,能够较全面地阐述采油螺杆泵定子橡胶的磨损机理,为定子橡胶在实际工程应用中的摩擦学设计、材料选择、性能评价提供指导性原则。
闫振东[9](2010)在《大断面煤巷支护技术试验研究及新型锚杆机研发应用》文中研究说明掘进速度慢、支护理论不完善、支护费用高、效果差、作业连续性和安全性难以保证等成为复合顶板大断面巷道快速掘进的难题,缺乏安全高效的锚杆(索)钻装设备是制约巷道快速掘进的瓶颈。进行了大断面巷道支护试验研究与快速掘进配套装备技术研发。以经济、高效、安全为原则,应用理论计算、FLAC3D数值模拟分析、大尺度三维相似模拟试验、井下现场监测等手段,提出了复合顶板大断面巷道锚杆-锚索一体化承载的支护机理,开发了支护参数设计计算程序,获得了大断面煤巷在掘进影响期及回采期围岩应力应变分布、塑性区范围、围岩变形破坏规律。自主研发了新型锚杆机等钻锚系列设备及配套工艺,获得了20余项国家授权专利;研究成果在晋城煤业集团寺河矿、赵庄矿、成庄矿、古书院矿、曲堤矿、长平公司王台井区等煤矿井下现场实际应用,提高了掘进速度、降低了成本、实现了作业安全,取得了显着经济效益和社会效益。为大断面煤巷快速掘进的支护方案设计、参数优化、材料选择提供了科学依据,并为煤矿巷道快速掘进提供了性能优越的配套装备及工艺。
连学通[10](2009)在《气力输送系统及其设备的研究》文中指出气力输送是利用空气的能量来进行粉粒状散装物料连续输送的输运技术。在电力、化工、食品处理、钢铁、冶全、机械制造、医药等行业具有广泛的应用。气力输送的研究涉及多个学科分支,对工业生产具有重要的现实意义。本文运用仿真模型、有限元分析以及试验,对气力输送系统的重要设备进行了深入的研究。由于气力输送为气固两相流,内部流型复杂,本文首先针对粉料的流动性进行了研究,给出了描述气固两相流流动过程中一些比较重要的物理量的经验关系式,如两相流的浓度、密度以及粘度。其次介绍了粉料颗粒影响密相输送机理的一些性质,如其粒径、密度、形状等因素,并分析了其与输送系统选择的关系,提出了粉料颗粒在输送过程中的运动方程,对输送过程中几个比较重要的输送速度参数进行分析,并得到了输送粉料加速段长度的经验公式。最后,本文就气力输送实际应用中不可逃避的设备磨损问题,以SK两路阀和气力输送管道为例,综合利用Pro/E软件强大的实体曲面造型功能对其进行建模、装配、关键部分的运动仿真及强大的ANSYS的有限元分析功能,使用两种不同的分析方法对关键零件进行有限元分析,从而对零件结构尺寸和气力输送参数进行优化,并可对分析结果进行直接观察。这样不仅简化了工作过程,减少了计算量,而且提高了计算精确度。
二、颗粒型砂介质的受压力学特征及屈服滑动(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、颗粒型砂介质的受压力学特征及屈服滑动(论文提纲范文)
(1)煤岩力学行为裂隙结构效应研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
abstract |
变量注释表 |
1 绪论 |
1.1 选题背景与研究意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.3 存在的主要问题 |
1.4 本文研究内容及技术路线 |
2 煤岩力学行为测试与裂隙结构观测 |
2.1 煤岩力学性质测试与冲击倾向性鉴定 |
2.2 实验室尺度裂隙结构观测实验 |
2.3 煤岩峰前变形裂隙结构演化试验 |
2.4 不同裂隙结构煤岩变形数值试验 |
2.5 本章小结 |
3 煤岩裂隙结构特征对力学性质的影响研究 |
3.1 数据浓缩、分析的基本原理 |
3.2 原生裂隙结构整体特征与力学性质的关联 |
3.3 原生裂隙结构局部特征与力学性质的关联 |
3.4 本章小结 |
4 煤岩裂隙结构对变形破坏行为影响研究 |
4.1 煤岩峰前变形裂隙演化行为及主控裂隙尺度 |
4.2 不同裂隙结构煤岩变形行为的差异 |
4.3 煤岩破坏特征受裂隙发育的影响 |
4.4 本章小结 |
5 煤岩裂隙结构对应变型冲击灾变影响研究 |
5.1 细观尺度下修正的统计损伤本构模型 |
5.2 细观尺度下裂纹起裂应力的确定方法 |
5.3 煤岩冲击倾向性受裂隙发育的影响 |
5.4 应变型冲击地压能量判据 |
5.5 本章小结 |
6 结论与展望 |
6.1 主要研究结论 |
6.2 存在的主要问题及展望 |
参考文献 |
作者简历 |
学位论文数据集 |
(2)碳酸盐岩复杂裂缝发育特征及测井评价研究 ——以鄂北D气田下古M5_(1-5)气藏为例(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第1章 绪论 |
1.1 研究目的及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 裂缝成因及影响因素 |
1.2.2 裂缝识别及有效性评价 |
1.2.3 裂缝预测 |
1.3 研究面临的主要问题 |
1.4 技术方法、思路及主要研究内容 |
1.5 主要创新成果 |
第2章 地质概况 |
2.1 地理及构造位置 |
2.2 构造特征 |
2.2.1 区域构造背景 |
2.2.2 局部构造特征 |
2.3 地层特征 |
2.4 储层特征 |
2.4.1 岩石类型 |
2.4.2 物性特征 |
2.4.3 “四性”关系研究 |
2.5 本章小结 |
第3章 裂缝发育特征 |
3.1 岩心裂缝发育特征 |
3.1.1 裂缝类型 |
3.1.2 裂缝分布层位 |
3.1.3 裂缝产状 |
3.1.4 裂缝岩性分布 |
3.1.5 裂缝充填特征 |
3.1.6 裂缝宏观参数 |
3.1.7 裂缝微观特征 |
3.2 裂缝形成期次 |
3.3 岩溶体系及风化、溶蚀裂缝 |
3.4 本章小结 |
第4章 裂缝测井识别 |
4.1 裂缝发育有利岩性识别 |
4.1.1 薄片观察标定测井曲线识别岩性 |
4.1.2 测井交会图识别岩性 |
4.1.3 岩性响应特征 |
4.2 常规测井识别裂缝 |
4.2.1 常规测井裂缝响应特征 |
4.2.2 交会图分析识别裂缝 |
4.2.3 地层倾角测井识别裂缝 |
4.2.4 双侧向测井识别裂缝 |
4.2.5 常规测井裂缝识别存在的问题 |
4.3 成像测井识别裂缝 |
4.3.1 成像测井裂缝响应特征 |
4.3.2 成像测井裂缝识别 |
4.4 BAYEs逐步判别分析识别裂缝 |
4.4.1 方法原理 |
4.4.2 特征变量多步优化 |
4.4.3 裂缝判别 |
4.5 裂缝型储层流体识别 |
4.5.1 双侧向比值法 |
4.5.2 交会图法 |
4.6 本章小结 |
第5章 裂缝定量表征及有效性评价 |
5.1 裂缝参数定量表征 |
5.1.1 裂缝孔隙度计算 |
5.1.2 裂缝宽度计算 |
5.1.3 参数计算结果及特征 |
5.2 裂缝有效性测井评价 |
5.2.1 裂缝有效性评价方法 |
5.2.2 裂缝有效性测井评价标准 |
5.3 本章小结 |
第6章 裂缝分布与气藏关系 |
6.1 裂缝发育影响因素 |
6.1.1 岩石力学条件 |
6.1.2 岩层厚度 |
6.1.3 力学结构面 |
6.1.4 构造变形强度 |
6.1.5 岩溶古地貌 |
6.1.6 综合影响分析 |
6.2 裂缝分布评价 |
6.2.1 评价思路及结果 |
6.2.2 裂缝分布吻合性分析 |
6.3 裂缝与气藏关系 |
6.3.1 疏导体系分析 |
6.3.2 裂缝与天然气富集关系分析 |
6.4 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
致谢 |
攻读学位期间取得的学术成果 |
(3)空场嗣后充填连续开采胶结体强度模型及其应用(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 胶结充填体力学机理研究现状 |
1.2.1 研究胶结充填体力学机理的方法 |
1.2.2 充填体作用机理 |
1.3 充填体强度设计方法的研究现状 |
1.3.1 经验类比法 |
1.3.2 数值模拟分析方法 |
1.3.3 数学力学模型法 |
1.3.4 强度设计方法存在的问题 |
1.4 研究内容及目的意义 |
1.4.1 主要研究内容 |
1.4.2 技术路线 |
1.4.3 课题研究的意义 |
第二章 充填体顶压与围岩侧压力分析研究 |
2.1 充填体对围岩的力学作用 |
2.2 胶结充填体顶部荷载 |
2.3 胶结充填体所受侧帮围岩压力 |
2.4 本章小结 |
第三章 尾砂压密规律与侧压力分析研究 |
3.1 自重作用下尾砂压密规律研究 |
3.1.1 尾砂压缩实验 |
3.1.2 尾砂自重压密模型 |
3.2 尾砂自重压密规律数值模拟 |
3.3 尾砂侧压力计算 |
3.3.1 侧压力计算方法一 |
3.3.2 侧压力计算方法二 |
3.4 本章小结 |
第四章 空场嗣后胶结充填体强度建模及分析 |
4.1 分析方法选择 |
4.2 胶结充填体力学平衡状态 |
4.3 强度模型 |
4.4 胶结充填体强度与结构尺寸的关系 |
4.5 模型对比与简化 |
4.6 本章小结 |
第五章 大结构充填体稳定性数值分析及比较 |
5.1 试验区段简介 |
5.2 FLAC 3D三维模型 |
5.3 地应力赋值 |
5.4 回采顺序 |
5.5 充填强度参数选择 |
5.6 数值模拟结算结果 |
5.6.1 Ⅱ段50-54线胶结矿柱稳定性分析 |
5.6.2 Ⅱ段48-50线胶结矿柱稳定性分析 |
5.6.3 Ⅲ段50线胶结矿柱稳定性分析 |
5.6.4 Ⅲ段52线胶结矿柱稳定性分析 |
5.6.5 Ⅰ段51线胶结矿柱稳定性分析 |
5.7 本章小结 |
第六章 工业应用 |
6.1 充填系统 |
6.1.1 砂仓及供料 |
6.1.2 水泥仓及供料 |
6.1.3 废石仓及供料 |
6.1.4 搅拌桶应急水管 |
6.2 胶结矿柱分层配合比 |
6.3 充填方案 |
6.3.1 矿柱胶结充填方案 |
6.3.2 矿房尾砂充填方案 |
6.4 料浆制备与输送 |
6.5 充填挡墙 |
6.6 采场排水 |
6.7 应力实测 |
6.7.1 尾砂侧压力实测 |
6.7.2 胶结充填体内垂直应力实测 |
6.8 采场工业指标 |
6.9 本章小结 |
第七章 结论与展望 |
7.1 研究成果与结论 |
7.2 论文创新点 |
7.3 存在的问题与展望 |
致谢 |
参考文献 |
攻读学位期间主要研究成果 |
附录1 |
(4)疏松砂岩油藏出砂管理井的产能评价(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 研究目的及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 国内外出砂提高渗透率室内实验 |
1.2.2 适度出砂技术提高产能实例研究 |
1.2.3 出砂提高产能评价模型研究现状 |
1.3 主要研究内容 |
1.4 研究的技术路线 |
第2章 适度出砂对油井产能影响规律研究 |
2.1 出砂来源及物理过程分析 |
2.2 疏松砂岩油藏出砂机理 |
2.3 出砂提高产能机理 |
2.4 适度出砂提高产能开发策略的适用范围 |
第3章 疏松砂岩油藏适度出砂井的产能模型的建立 |
3.1 油井产能模型 |
3.2 防砂完井表皮的计算 |
3.2.1 射孔—砾石充填完井表皮 |
3.2.2 割缝衬管完井表皮 |
3.3 出砂改善渗透率定量评价 |
3.3.1 油藏岩石的出砂判别准则 |
3.3.2 出砂预测模型的建立 |
3.3.3 砂粒剥蚀模型 |
3.3.4 剥蚀出砂过程计算步骤 |
3.3.5 模型参数的确定 |
3.4 平均渗透率的计算 |
第4章 适度出砂井产能预测模拟程序 |
4.1 系统整体设计 |
4.2 数据库设计 |
4.3 程序的开发 |
4.4 模拟结果及验证 |
第5章 地层物性与产能影响因素研究 |
5.1 临界出砂压力梯度的控制因素及影响 |
5.1.1 临界出砂压力梯度的控制因素 |
5.1.2 临界出砂压力梯度的影响 |
5.2 储层参数的影响 |
5.2.1 剥蚀系数的影响 |
5.2.2 坍塌孔隙度的影响 |
5.3 生产方式的影响 |
5.3.1 生产压差的影响 |
5.3.2 完井防砂的影响 |
5.3.3 防砂完井表皮的影响 |
5.4 确定合理的生产压差 |
第6章 结论与建议 |
6.1 结论 |
6.2 建议 |
致谢 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果 |
(5)工作面前方煤体变形破坏和渗透率演化及其应用研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 选题背景和意义 |
1.2 国内外研究现状综述 |
1.2.1 煤体内部结构与吸附-解吸作用 |
1.2.2 煤体瓦斯渗流理论 |
1.2.3 煤与瓦斯的气固耦合作用 |
1.2.4 采动裂隙变形对瓦斯渗流的影响 |
1.2.5 存在问题 |
1.3 本文研究内容 |
1.4 本文技术路线 |
2 煤体孔隙-裂隙结构及瓦斯吸附-解吸特性 |
2.1 煤样来源及工程背景 |
2.2 煤体孔隙-裂隙特征 |
2.2.1 煤孔隙-裂隙结构及分类 |
2.2.2 煤孔隙-裂隙表征参数 |
2.2.3 煤体孔隙测量方法 |
2.2.4 实验区煤体孔隙-裂隙特征 |
2.3 煤体瓦斯吸附-解吸特征 |
2.3.1 煤体吸附解吸机理 |
2.3.2 软、硬煤吸附解吸特征 |
2.3.3 煤体吸附-解吸对变形的影响 |
2.4 本章小结 |
3 软、硬煤的常规三轴渗流实验 |
3.1 概述 |
3.2 实验系统及准备工作 |
3.2.1 实验系统 |
3.2.2 渗透率测试方法 |
3.2.3 实验准备工作 |
3.3 型煤和原煤的三轴渗流实验 |
3.3.1 实验目的 |
3.3.2 实验方案 |
3.3.3 实验步骤 |
3.4 原煤和型煤常规三轴渗流实验结果分析 |
3.4.1 原煤和型煤的全应力-应变曲线 |
3.4.2 围压对渗透率的影响 |
3.4.3 轴压对渗透率的影响 |
3.4.4 孔隙压力对渗透率的影响 |
3.5 本章小结 |
4 工作面前方煤体变形破坏模拟实验研究 |
4.1 概述 |
4.2 实验系统 |
4.2.1 实验系统组成 |
4.2.2 实验系统的主要性能参数 |
4.3 实验方案的确定 |
4.3.1 现场调研 |
4.3.2 数值模拟 |
4.3.3 实验方案与步骤 |
4.4 实验结果的分析 |
4.4.1 原煤实验结果的分析 |
4.4.2 型煤实验结果的分析 |
4.4.3 与常规三轴实验结果相比 |
4.4.4 原煤和型煤变形破坏特征总结 |
4.5 两种煤体破坏变形本构方程 |
4.5.1 煤体孔隙-裂隙等效力学模型的建立 |
4.5.2 原煤的弹塑性本构方程 |
4.5.3 型煤的弹塑性本构方程 |
4.6 本章小结 |
5 工作面前方煤体渗透率演化模型及数值模拟 |
5.1 概述 |
5.2 动态渗透率模型 |
5.2.1 有效应力变形量 |
5.2.2 孔隙压力压缩变形量 |
5.2.3 基质收缩变形量 |
5.2.4 动态渗透率模型 |
5.3 工作面前方煤体瓦斯流动方程 |
5.4 工作面前方煤体瓦斯渗流数值模拟 |
5.4.1 模拟软件 |
5.4.2 数值模拟过程 |
5.4.3 数值模拟结果分析 |
5.5 本章小结 |
6 现场抽采工程验证 |
6.1 卸压区宽度的理论计算 |
6.1.1 卸压区宽度计算方程推导 |
6.1.2 N1102工作面卸压区宽度计算 |
6.2 卸压区宽度现场实测 |
6.2.1 实验方案 |
6.2.2 钻孔压力观测结果分析 |
6.3 卸压区钻孔瓦斯流量现场实测 |
6.3.1 实验方案 |
6.3.2 钻孔流量测定结果分析 |
6.4 本章小结 |
7 结论与展望 |
7.1 结论 |
7.2 本文创新点 |
7.3 需要进一步研究的问题 |
参考文献 |
致谢 |
作者简介 |
(6)固体颗粒介质管材窄环带胀缩成形工艺研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 管材窄环带成形工艺研究现状 |
1.2.1 管材窄环带扩径成形研究现状 |
1.2.2 管材缩径成形研究现状 |
1.3 固体颗粒介质成形工艺研究现状 |
1.4 FEM-DEM耦合算法研究现状 |
1.5 课题来源、亟待解决的关键问题和主要研究内容 |
1.5.1 课题来源及亟待解决的关键问题 |
1.5.2 主要研究内容 |
第2章 固体颗粒介质材料性能研究 |
2.1 前言 |
2.2 颗粒介质材料性能试验 |
2.2.1 NMG介质的单轴压缩试验 |
2.2.2 NMG介质的剪切强度试验 |
2.2.3 NMG介质的外摩擦系数测定试验 |
2.3 颗粒介质数值模型的选取 |
2.4 颗粒介质数值模型的建立 |
2.4.1 介质宏观传压性能试验介绍 |
2.4.2 FEM模拟模型的建立及结果分析 |
2.4.3 DEM模拟模型的建立及结果分析 |
2.5 本章小结 |
第3章 固体颗粒介质管材窄环带胀形研究 |
3.1 前言 |
3.2 管材内高压变形模式研究 |
3.2.1 初始屈服内压求解 |
3.2.2 管材胀形不同变形模式条件下屈服内压分析 |
3.2.3 管材胀形过程中管端收料计算 |
3.2.4 管材变形模式试验 |
3.3 短管坯变形模式下的固体颗粒介质窄环带胀形工艺研究 |
3.3.1 高温合金单向拉伸试验 |
3.3.2 窄环带胀形塑性变形过程中自由变形区应力分析及成形力求解 |
3.3.3 薄壁凸环管SGMF工艺FEM仿真 |
3.3.4 成形试验 |
3.4 本章小结 |
第4章 固体颗粒介质管材窄环带缩径研究 |
4.1 前言 |
4.2 管材外压缩径成形理论分析 |
4.2.1 管材缩径成形塑性力学分析 |
4.2.2 起皱失稳分析 |
4.3 管材缩径数值分析 |
4.4 固体颗粒介质窄环带缩径成形工艺试验研究 |
4.5 本章小结 |
第5章 固体颗粒介质管材成形FEM-DEM耦合分析 |
5.1 前言 |
5.2 FEM-DEM耦合分析原理介绍 |
5.3 建立固体颗粒介质传压DEM模型 |
5.4 建立固体颗粒介质传压管坯缩径FEM模型 |
5.5 建立固体颗粒介质传压FEM-DEM耦合模型 |
5.6 耦合计算结果分析 |
5.6.1 颗粒介质传力及流动特性分析 |
5.6.2 成形参数对成形性能的影响 |
5.7 试验结果验证 |
5.8 本章小结 |
结论 |
全文总结 |
创新性成果 |
下一步工作展望 |
参考文献 |
攻读博士学位期间承担的科研任务与主要成果 |
致谢 |
作者简介 |
(7)载荷煤体渗透率演化特性及在卸压瓦斯抽采中的应用(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
Abstract |
Extended Abstract |
目录 |
图清单 |
表清单 |
变量注释表 |
1 绪论 |
1.1 选题背景及意义 |
1.2 国内外研究概况 |
1.3 需深入研究问题 |
1.4 主要研究内容与思路 |
2 煤体微观结构形态与载荷特性分析 |
2.1 煤体孔裂隙特征 |
2.2 煤样微观孔裂隙形态测试 |
2.3 载荷煤样微观结构变化分析 |
2.4 煤样的孔隙结构及物性参数 |
2.5 载荷煤体受力特性分析 |
2.6 本章小结 |
3 载荷条件下煤样渗透率演化规律实验 |
3.1 实验方法 |
3.2 煤样渗透率演化实验 |
3.3 实验结果与分析 |
3.4 煤样渗透率演化差异分析 |
3.5 卸荷量对渗透特性影响分析 |
3.6 卸荷方向对渗透率影响分析 |
3.7 本章小结 |
4 载荷条件下煤体裂隙演化与渗透特性数值模拟 |
4.1 煤层层间受力状态与渗流特性 |
4.2 煤体裂隙演化与渗流特性数值模拟 |
4.3 模拟结果与分析 |
4.4 裂隙演化过程与渗流特性分析 |
4.5 本章结论 |
5 载荷煤体渗透率演化模型研究 |
5.1 载荷煤体渗透率与损伤变形关系 |
5.2 加卸荷过程中煤体渗透率演化分析 |
5.3 卸荷点应力对渗透率演化的影响 |
5.4 载荷煤体渗透率演化模型 |
5.5 本章小结 |
6 卸压开采下被保护层变形与渗透特性及工程应用 |
6.1 卸压开采煤层瓦斯渗流与汇集特性 |
6.2 被保护层卸压变形与渗透率分布特性 |
6.3 被保护层卸压瓦斯抽采方法选取和钻孔布置优化 |
6.4 被保护层卸压瓦斯抽采效果分析 |
6.5 本章小结 |
7 主要结论、创新点及展望 |
7.1 主要结论 |
7.2 创新点 |
7.3 展望 |
参考文献 |
作者简历 |
学位论文数据集 |
(8)含砂原油介质中螺杆泵定子橡胶摩擦磨损行为研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 螺杆泵采油技术的发展历程 |
1.2 采油螺杆泵的工作原理与技术特征 |
1.2.1 螺杆泵采油系统组成 |
1.2.2 螺杆泵工作原理 |
1.2.3 螺杆泵采油的技术特点 |
1.3 螺杆泵定子橡胶 |
1.3.1 橡胶的基本特征及分类 |
1.3.2 螺杆泵定子橡胶的主要类型 |
1.4 原油介质中螺杆泵定子橡胶的摩擦磨损 |
1.4.1 原油对螺杆泵定子橡胶的腐蚀溶胀作用 |
1.4.2 原油介质中螺杆泵定子橡胶摩擦磨损过程 |
1.4.3 螺杆泵定子橡胶磨损的影响因素 |
1.5 国内外相关领域研究现状与发展趋势 |
1.5.1 螺杆泵采油技术的现状与发展 |
1.5.2 侵蚀性料浆中橡胶磨粒磨损的研究进展 |
1.5.3 螺杆泵定子橡胶的发展趋势 |
1.6 论文研究的目的与意义 |
1.7 论文的主要研究内容与方法 |
1.7.1 论文的主要研究内容 |
1.7.2 论文的研究方法 |
第二章 螺杆泵的运动特征与定子受力状态 |
2.1 采油螺杆泵运动特征 |
2.1.1 单螺杆的自转与公转 |
2.1.2 单螺杆泵螺旋面的构成 |
2.1.3 单螺杆泵螺旋面型线方程 |
2.1.4 单螺杆泵螺杆在橡胶衬套中的运动特征 |
2.2 单螺杆泵转子相对于定子的最大滑移速度 |
2.3 单螺杆泵转子与定子间的接触压力 |
2.3.1 轴向压力 |
2.3.2 径向压力 |
2.4 本章小结 |
第三章 试验材料制备与试验方法 |
3.1 引言 |
3.2 试验材料 |
3.2.1 试验介质 |
3.2.2 试验橡胶 |
3.3 试验设备及分析手段 |
3.3.1 摩擦磨损试验设备 |
3.3.2 磨损表面形貌分析 |
3.3.3 X 射线能量色散光谱分析及红外光谱分析 |
3.3.4 其他辅助分析设备 |
3.4 试验分析程序 |
3.5 橡胶摩擦磨损试验参数确定 |
3.6 本章小结 |
第四章 除砂原油介质中螺杆泵定子橡胶摩擦磨损行为 |
4.1 引言 |
4.2 基本润滑理论 |
4.2.1 流体润滑 |
4.2.2 混合润滑 |
4.2.3 边界润滑 |
4.3 干摩擦条件下螺杆泵定子橡胶的摩擦磨损行为 |
4.3.1 试验条件 |
4.3.2 磨损量 |
4.3.3 摩擦系数 |
4.4 橡胶在液体润滑条件下的磨损机理 |
4.4.1 湿磨粒磨损 |
4.4.2 疲劳磨损 |
4.5 除砂原油润滑条件下螺杆泵定子橡胶的摩擦磨损行为 |
4.5.1 试验条件 |
4.5.2 磨损量 |
4.5.3 摩擦系数 |
4.5.4 除砂原油介质中橡胶磨痕形貌分析 |
4.5.5 橡胶磨痕表面的 EDX 及 FT-IR 分析 |
4.6 本章小结 |
第五章 含砂原油对螺杆泵定子橡胶摩擦磨损的影响 |
5.1 引言 |
5.2 含砂料浆中橡胶磨粒磨损测试装置设计 |
5.3 润滑介质下的橡胶三体磨粒磨损侵蚀机理 |
5.3.1 橡胶的三体磨粒磨损影响因素 |
5.3.2 橡胶的三体磨粒磨损理论 |
5.4 原油介质下定子橡胶二体磨损与三体磨损研究 |
5.4.1 试验条件 |
5.4.2 磨损量 |
5.4.3 橡胶磨痕表面形貌分析 |
5.5 砂粒尺寸对橡胶磨损的影响 |
5.5.1 试验条件 |
5.5.2 磨损量 |
5.5.3 摩擦系数 |
5.6 砂粒浓度对橡胶磨损的影响 |
5.6.1 试验条件 |
5.6.2 磨损量 |
5.6.3 摩擦系数 |
5.7 砂粒形状对橡胶磨损的影响 |
5.7.1 试验条件 |
5.7.2 磨损量 |
5.7.3 摩擦系数 |
5.8 含砂原油介质中 NBR 的磨痕形貌分析 |
5.9 含砂原油介质中 NBR 的 EDX 及 FT-IR 分析 |
5.10 本章小结 |
第六章 橡胶在原油介质中腐蚀与磨损的交互作用 |
6.1 引言 |
6.2 橡胶在原油介质中的腐蚀磨损 |
6.2.1 橡胶的腐蚀磨损 |
6.2.2 原油介质中橡胶腐蚀磨损的影响因素 |
6.3 定子橡胶在原油介质中的溶胀现象 |
6.4 橡胶在液体石蜡介质中的磨损行为 |
6.4.1 试验条件 |
6.4.2 磨损量 |
6.4.3 摩擦系数 |
6.4.4 橡胶的磨痕形貌分析 |
6.4.5 橡胶 EDX 及 FT-IR 分析 |
6.5 橡胶在原油介质中的腐蚀与磨损及其交互作用 |
6.5.1 橡胶在原油介质中的磨损与腐蚀 |
6.5.2 橡胶在原油介质中磨损与腐蚀的交互作用讨论 |
6.6 本章小结 |
第七章 结论 |
7.1 结论 |
7.2 展望 |
参考文献 |
在学研究成果 |
致谢 |
(9)大断面煤巷支护技术试验研究及新型锚杆机研发应用(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
详细摘要 |
Detailed Abstract |
1 绪论 |
1.1 课题的提出及研究意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 大断面煤巷围岩支护理论和技术现状 |
1.2.2 国内外大断面巷道锚杆(索)钻机研究现状 |
1.3 研究的内容、技术路线 |
1.3.1 研究内容 |
1.3.2 技术路线 |
1.4 本文研究目标及创新点 |
1.4.1 研究目标 |
1.4.2 创新点 |
1.5 本章小结 |
2 复合顶板大断面煤巷锚杆支护理论研究 |
2.1 大断面煤巷锚杆-锚索一体化承载作用及支护机理分析 |
2.1.1 大断面煤巷锚索支护作用 |
2.1.2 基于锚杆综合抗力的大断面矩形巷道支护设计理论 |
2.2 基于锚杆-锚索一体化支护原理的计算程序编制及设计实例 |
2.3 本章小结 |
3 大断面巷道支护数值模拟研究 |
3.1 前言 |
3.2 关于FLAC3D |
3.3 支护参数模拟分析 |
3.3.1 模型的建立 |
3.3.2 锚杆间排距分析 |
3.3.3 顶板锚索长度分析 |
3.3.4 锚索布置优化 |
3.4 本章小结 |
4 复合顶板大断面煤巷支护室内模型试验及现场监测研究 |
4.1 实验研究背景 |
4.1.1 目的意义 |
4.1.2 矿井工程地质条件 |
4.2 相似模拟试验方案设计 |
4.2.1 试验方案设计 |
4.2.2 试验方案实现 |
4.3 破坏试验 |
4.3.1 模型制作过程 |
4.3.2 模型加载过程 |
4.3.3 模型开挖过程 |
4.3.4 模型破坏过程 |
4.4 试验结果及分析 |
4.4.1 围岩应变分析 |
4.4.2 围岩变形分析 |
4.4.3 围岩应力分析 |
4.5 大断面煤巷锚杆-锚索支护技术井下试验及矿压监测研究 |
4.5.1 支护方案优化设计 |
4.5.2 支护效果监测 |
4.6 本章小结 |
5 新型锚杆锚索机研制及大断面巷道掘进配套系统研发 |
5.1 新型锚杆(索)机研制 |
5.1.1 锚杆(索)机研制的基本思路 |
5.1.2 锚杆(索)机的结构设计 |
5.2 适用于煤矿不同大小断面的新型锚杆锚索钻机研制与改进 |
5.2.1 新型锚杆机第二代产品研制-履带式可升降顶帮锚杆锚索施工钻机 |
5.2.2 第三代新产品-可移动双平台分区式四臂顶帮锚杆锚索施工钻车研制 |
5.3 新型钻锚设备的现场应用工艺及前景 |
5.3.1 现场应用工艺 |
5.3.2 结论及应用前景 |
5.4 本章小结 |
6 新型钻锚设备快速掘进系统的现场应用及分析 |
6.1 新型锚杆机用于大断面煤巷快速掘进技术研究 |
6.1.1 新型锚杆机与S200MJ掘进机配套快速掘进工艺技术 |
6.1.2 巷道快速掘进施工方法 |
6.2 新型锚杆(索)机用于高瓦斯大断面巷道快速掘进效果分析 |
6.2.1 掘进速度比较 |
6.2.2 连采掘进与新型连掘掘进的效益比较 |
6.3 应用新型钻锚连掘机械设备形成配套施工系统的专利情况 |
6.4 本章小结 |
7 主要结论与展望 |
7.1 主要研究结论 |
7.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
作者简介 |
(10)气力输送系统及其设备的研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
致谢 |
第一章 绪论 |
1.1 气力输送系统简介 |
1.2 气力输送系统的特点 |
1.3 气力输送系统的分类 |
1.3.1 按输送装置型式分类 |
1.3.2 按输送实质分类 |
1.4 气力输送的动力学特征 |
1.4.1 系统的输送速度 |
1.4.2 系统的压力损失 |
1.5 课题的研究背景及意义 |
1.5.1 课题研究的理论背景 |
1.5.2 气力输送技术在粉体输送中存在的问题 |
1.5.3 本文研究的意义 |
第二章 理论基础和开发环境 |
2.1 空气的状态变化 |
2.2 输送空气的能量方程 |
2.3 物料的运动参数 |
2.3.1 悬浮速度 |
2.3.2 阻力系数 |
2.3.3 颗粒的粒径 |
2.3.4 部分物料的主要物理特性 |
2.4 系统设计的工艺参量 |
2.4.1 料气输送比 |
2.4.2 管内气流速度 |
2.4.3 输送管径 |
2.5 气力输送系统设计计算的基本步骤 |
2.6 气力输送设备开发环境的介绍 |
2.6.1 Pro/Engineer介绍 |
2.6.2 ANSYA 10.0介绍 |
第三章 气力输送装备结构设计 |
3.1 M型F-K螺旋泵(FULLER) |
3.2 DB仓式气力输送泵 |
3.2.1 仓泵的特征 |
3.2.2 仓泵的组成 |
3.2.3 仓泵本体 |
3.2.4 进料阀 |
3.2.5 出料阀 |
3.2.6 管路 |
3.2.7 仓泵的工作流程 |
3.3 系统配套设备 |
3.3.1 SK粉体两路换向阀 |
3.3.2 旋转定量给料机 |
3.3.3 双闸板阀 |
第四章 SK粉体两路阀阀体的结构优化设计 |
4.1 SK粉体两路阀简介 |
4.2 两路阀的设计过程 |
4.2.1 两路阀的建模 |
4.2.2 两路阀的虚拟装配与运动仿真 |
4.3 SK两路阀的有限元分析 |
4.3.1 有限元模型的建立 |
4.3.2 有限元网格划分 |
4.3.3 载荷与边界条件 |
4.3.4 计算求解 |
4.3.5 结果分析与结构优化 |
4.4 结论 |
第五章 气力输送管道的CFD模拟分析 |
5.1 FLOTRAN CFD分析的概念与基本步骤 |
5.2 ANSYS分析对象的选择 |
5.3 气固两相流体力学的简化 |
5.4 ANSYS的分析过程和结果 |
5.4.1 建立模型 |
5.4.2 单元类型与网格划分 |
5.4.3 边界条件及组分特性 |
5.4.4 处理分析结果 |
5.5 小结 |
第六章 总结 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表的论文 |
四、颗粒型砂介质的受压力学特征及屈服滑动(论文参考文献)
- [1]煤岩力学行为裂隙结构效应研究[D]. 莫云龙. 辽宁工程技术大学, 2019(07)
- [2]碳酸盐岩复杂裂缝发育特征及测井评价研究 ——以鄂北D气田下古M5_(1-5)气藏为例[D]. 贾俊. 西南石油大学, 2017(05)
- [3]空场嗣后充填连续开采胶结体强度模型及其应用[D]. 王俊. 昆明理工大学, 2017(12)
- [4]疏松砂岩油藏出砂管理井的产能评价[D]. 郭海永. 西南石油大学, 2016(05)
- [5]工作面前方煤体变形破坏和渗透率演化及其应用研究[D]. 陈亮. 中国矿业大学(北京), 2016(02)
- [6]固体颗粒介质管材窄环带胀缩成形工艺研究[D]. 杜冰. 燕山大学, 2014(05)
- [7]载荷煤体渗透率演化特性及在卸压瓦斯抽采中的应用[D]. 潘荣锟. 中国矿业大学, 2014(12)
- [8]含砂原油介质中螺杆泵定子橡胶摩擦磨损行为研究[D]. 王哲. 沈阳工业大学, 2013(10)
- [9]大断面煤巷支护技术试验研究及新型锚杆机研发应用[D]. 闫振东. 中国矿业大学(北京), 2010(12)
- [10]气力输送系统及其设备的研究[D]. 连学通. 合肥工业大学, 2009(11)