儲(chǔ)層裂縫預(yù)測(cè)的一維有限元數(shù)值模擬研究.pdf

1、本文通過(guò)三維有限元數(shù)值模擬的方法，對(duì)伊朗kashan地區(qū)Qom組A-F段的構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)進(jìn)行了有限元建模和元素應(yīng)力應(yīng)變分析。
　　 其有限元線(xiàn)性代數(shù)方程為：Ka=P+Q (1) K=∑Ke(2)Ke=∫∫∫BtDBdV(3) P=∑Pe (4)Pe=∫∫∫NtPdV(5) Q=∑Qe (6)Qe=∫∫∫NtqdV(7)在上述七個(gè)方程的理論基礎(chǔ)上，學(xué)習(xí)并運(yùn)用ANSYS軟件結(jié)合已有的伊朗kashan地區(qū)Qom組的地學(xué)模型和力學(xué)模型，采用

2、ANSYS軟件中的3維8節(jié)點(diǎn)六面體單元模擬kashan地區(qū)Qom組A—F段的構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)，采用solid45實(shí)體單元模擬，對(duì)地質(zhì)模型、力學(xué)模型、邊界力的作用方式及約束條件、斷層的處理和數(shù)學(xué)模型的建立均進(jìn)行了合理簡(jiǎn)化，從而建立了kashan地區(qū)Qom組A—F段的構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)三維有限元模型，并進(jìn)行了有限元模態(tài)分析，得到了不同層段上的應(yīng)力與應(yīng)變的情況。與已有的應(yīng)力場(chǎng)的情況基本吻合，為儲(chǔ)層裂縫定量預(yù)測(cè)提供了參考依據(jù)本文以伊朗kashan地區(qū)Qom組

3、A—F段斷層，背斜，向斜作為計(jì)算模型的主要目的層及研究對(duì)象，采用細(xì)網(wǎng)格的三維立體單元，有限元模型模擬范圍：設(shè)模型長(zhǎng)1200m，寬1200m，縱深500m，考慮三個(gè)主斷裂系統(tǒng)，垂向上劃分六個(gè)巖性段(A—F)盆地內(nèi)巖性橫向變化較快，尤以垂直盆地走向(NW—SE)NE—SW為甚。每個(gè)單元按單元組為之單獨(dú)編號(hào)，共劃分了2080個(gè)單元，2172個(gè)節(jié)點(diǎn)。
　　 在模型底部施加z方向約束；模型的南(下方)邊界，即在局部坐標(biāo)的Y方向約束；模型東

4、(右方)邊界為局部坐標(biāo)系x方向約束；垂向上加載自身重力；
　　 近東南向或近北北東向加載80.34Mpa或85．76Mpa。
　　 此外，本文利用三維有限元模擬應(yīng)力場(chǎng)得出應(yīng)力一應(yīng)變，根據(jù)巖石的破裂準(zhǔn)則，通過(guò)地層綜合破裂值評(píng)價(jià)指標(biāo)(Fy)和巖石形變能量值建立了裂縫密度的數(shù)學(xué)模型，利用多元統(tǒng)計(jì)方法的反復(fù)討論和試算，得出了裂縫的不同層段的平均密度，為儲(chǔ)層裂縫的分布規(guī)律的預(yù)測(cè)提供了充分的準(zhǔn)備，也為后續(xù)的研究工作打下了良好的基礎(chǔ)。