[發(fā)明專利]脈動(dòng)壓裂循環(huán)載荷下巖石強(qiáng)度計(jì)算方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910488510.0
• 申請(qǐng)日: 2019-06-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110208087B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-01-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李玉偉;張軍;王潁驊;董卓鑫;范家偉;李吉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東北石油大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N3/08
• 分類號(hào): G01N3/08;G01N3/32
• 代理公司: 23118 哈爾濱東方專利事務(wù)所
• 代理人: 曹愛(ài)華

1.脈動(dòng)壓裂循環(huán)載荷下巖石強(qiáng)度計(jì)算方法，其特征在于：

步驟一、開(kāi)展目的壓裂區(qū)塊巖芯周期循環(huán)載荷壓縮的破壞實(shí)驗(yàn)，通過(guò)開(kāi)展一定脈動(dòng)頻率和應(yīng)力水平下周期循環(huán)載荷壓縮破壞實(shí)驗(yàn)，獲取脈動(dòng)壓裂巖石應(yīng)力-應(yīng)變滯回環(huán)曲線，進(jìn)而獲取一定脈動(dòng)頻率和應(yīng)力水平下脈動(dòng)壓裂巖石應(yīng)力-應(yīng)變滯回環(huán)曲線的耗散能和彈性能；

通過(guò)三軸壓縮破壞實(shí)驗(yàn)獲取巖石彈性模量、泊松比，并記載試驗(yàn)軸向壓力、圍壓以及軸向應(yīng)變；

步驟二、根據(jù)脈動(dòng)壓裂巖石應(yīng)力-應(yīng)變曲線滯回環(huán)所反映的能量演化特征，建立描述脈動(dòng)壓裂過(guò)程中巖石損傷演化計(jì)算模型：

式中：D為累積損傷變量；D_i為第i次脈動(dòng)循環(huán)下的單次損傷變量；U_di為第i次脈動(dòng)循環(huán)下的耗散能；U_ei為第i次脈動(dòng)循環(huán)下的彈性能；U_i為第i次脈動(dòng)循環(huán)外界輸入總能；D′_i為第i次脈動(dòng)循環(huán)產(chǎn)生的單次巖石累計(jì)損傷變量，D′₁為第1次脈動(dòng)循環(huán)產(chǎn)生的巖石單次累計(jì)損傷變量，D′₂為第2次脈動(dòng)循環(huán)產(chǎn)生的巖石單次累計(jì)損傷變量，D′_n為第n次脈動(dòng)循環(huán)產(chǎn)生的巖石單次累計(jì)損傷變量；

步驟三、將步驟一獲取的目的壓裂區(qū)塊一定脈動(dòng)頻率和應(yīng)力水平下巖石應(yīng)力-應(yīng)變滯回環(huán)曲線的耗散能和彈性能，代入步驟二中的脈動(dòng)壓裂過(guò)程中巖石損傷演化計(jì)算模型，獲取巖石累積損傷變量；

步驟四、結(jié)合廣義胡克定律、累積損傷變量，得到脈動(dòng)壓裂循環(huán)載荷下巖石損傷本構(gòu)關(guān)系公式：

σ₁＝2μσ₃+E(1-D)ε₁ (3)

式中：σ₁和σ₃為軸向壓力和圍壓，MPa；E為步驟一得到的巖石彈性模量，MPa；μ為步驟一得到的泊松比；D為累積損傷變量；ε₁為軸向應(yīng)變；

步驟五、通過(guò)脈動(dòng)壓裂循環(huán)載荷下巖石損傷本構(gòu)關(guān)系公式，計(jì)算得到給定的某個(gè)圍壓下給定脈動(dòng)壓裂循環(huán)載荷下的巖石強(qiáng)度。