致密砂岩水压瞬态致裂液化格子波尔兹曼及有限元数值研究

摘要：

水压瞬态致裂液化在地应力测量、地震破坏评估和机理研究、油气(天然气、页岩气)及地热资源开发等地学领域都具有重要的理论和应用价值.自20世纪60年代至今在理论和实际应用方面取得了一些奠基性和开创性成果,但鉴于问题复杂性,瞬态致裂液化机理至今尚不清楚.本研究应用格子波尔兹曼及有限元多孔介质流固耦合物理模型,对地震波载荷作用下致密砂岩水压瞬态致裂液化过程进行数值模拟研究.首先,以鄂尔多斯盆地某油田延长组致密砂岩为例,利用X射线CT断层成像技术,应用基于量子力学第一性原理格子波尔兹曼方法,建立致密砂岩数字岩芯模型.进而,推导格子波尔兹曼及有限元多孔介质流固耦合数值模型公式,建立致密砂岩水压致裂液化物理模型.最后,应用地震波载荷边界和初始条件,模拟瞬态致裂液化流固耦合过程,讨论了地震波载荷幅值、频率及作用时间对致密砂岩孔隙结构(孔隙度大小及连通性)、致密砂岩破裂最大主应力之间关系,得到了地震波作用下致密砂岩致裂液化准则.

关键词：致密砂岩水压致裂液化、地震波、X射线CT断层成像分辨率、格子波尔兹曼及有限元模型、并行CPU-GPU计算

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分类号：P315(大地（岩石界）物理学（固体地球物理学）)

资助基金：地壳深部探测项目SinoProbe07;国家自然基金面上项目D0408/4097409;中国科学院研究院院长基金AY15101KY00

在线出版日期：2013-11-15（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共13页

页码：71-83