基于分数阶导数的盐岩流变本构模型

摘要：

盐岩流变特性的研究对诸多地下工程如战略能源储备、CO2封存、高放废物处置等具有十分重要的意义.本文从分数阶导数出发,在常黏性系数Abel黏壶基础上,提出了一种新的变黏性系数的Abel黏壶元件.通过将分数阶Abel黏壶代替经典西原模型中Newton黏壶的方法,构建了基于分数阶导数的盐岩流变本构模型,并给出了流变本构模型的解析解.论文进一步应用程控流变仪进行了湖北江汉油田王储1井盐岩试件的单轴流变实验,基于盐岩流变实验数据,对分阶导数流变本构模型的参数进行了拟合分析,确定了模型中的参数.论文还进行了分数阶流变模型中的参数敏感性分析,揭示了应力水平、分数阶导数阶数、黏性系数对流变应变的影响规律,并验证了分数阶流变本构模型在特殊条件下可退化为经典西原模型.研究发现,本文提出的分数阶流变本构模型可以更好反映盐岩流变的三阶段尤其是加速流变阶段.

关键词：盐岩、流变模型、分数阶导数、Abel黏壶

所属期刊栏目：42

分类号：O37(流变学)

资助基金：国家自然科学基金11172318;国家重点基础研究发展计划2009CB724602;科技部国际科技合作项目基金2010DFA64560

在线出版日期：2012-10-29（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页码：310-318