岩石流体力学PPT学习教案

1、会计学1 岩石流体力学岩石流体力学 第第 8 章章 岩石流体力学岩石流体力学 第2页/共61页第1页/共61页 突出问题突出问题 n6 6）地热开采：常规地热、高）地热开采：常规地热、高 温岩体地热（温岩体地热（HDRHDR） 第第 8 章章 岩石流体力学岩石流体力学 第3页/共61页第2页/共61页 第第 8 章章 岩石流体力学岩石流体力学 第4页/共61页第3页/共61页 第第 8 章章 岩石流体力学岩石流体力学 第5页/共61页第4页/共61页 第第 8 章章 岩石流体力学岩石流体力学 第6页/共61页第5页/共61页 第第 8 章章 岩石流体力学岩石流体力学 第7页/共61页第6页/共

2、61页 第第 8 章章 岩石流体力学岩石流体力学 yu/ xy 第8页/共61页第7页/共61页 第第 8 章章 岩石流体力学岩石流体力学 第9页/共61页第8页/共61页 第第 8 章章 岩石流体力学岩石流体力学 第10页/共61页第9页/共61页 第第 8 章章 岩石流体力学岩石流体力学 第11页/共61页第10页/共61页 第第 8 章章 岩石流体力学岩石流体力学 dp d1 dp du u 1 - 第12页/共61页第11页/共61页 第第 8 章章 岩石流体力学岩石流体力学 第13页/共61页第12页/共61页 第第 8 章章 岩石流体力学岩石流体力学 第14页/共61页第13页/共

3、61页 第第 8 章章 岩石流体力学岩石流体力学 第15页/共61页第14页/共61页 第第 8 章章 岩石流体力学岩石流体力学 z y x zzzyzx yzyyyx xzxyxx z y x J J J kkk kkk kkk q q q 第16页/共61页第15页/共61页 第第 8 章章 岩石流体力学岩石流体力学 第17页/共61页第16页/共61页 第第 8 章章 岩石流体力学岩石流体力学 第18页/共61页第17页/共61页 第第 8 章章 岩石流体力学岩石流体力学 1atm/cm 1cP/s)/cm(1cm 1d 23 第19页/共61页第18页/共61页 第第 8 章章 岩石流

4、体力学岩石流体力学 3 h0 /P)log(PKK p-H )exp(KK 0 321 cp)aexp(-bK 第20页/共61页第19页/共61页 第第 8 章章 岩石流体力学岩石流体力学 第21页/共61页第20页/共61页 2)2) 非线性渗流规律非线性渗流规律 3D3D应力下应力下, ,孔隙裂纹气体孔隙裂纹气体 渗流规律渗流规律 pbpKK 3exp 0 阳泉阳泉3#煤层煤样瓦斯渗透系数与体积应力、孔隙压的关系图煤层煤样瓦斯渗透系数与体积应力、孔隙压的关系图 第第 8 章章 岩石流体力学岩石流体力学 8.2.2 8.2.2 岩体渗流物性方程岩体渗流物性方程 第22页/共61页第21页/

5、共61页 第第 8 章章 岩石流体力学岩石流体力学 第23页/共61页第22页/共61页 第第 8 章章 岩石流体力学岩石流体力学 第24页/共61页第23页/共61页 第第 8 章章 岩石流体力学岩石流体力学 第25页/共61页第24页/共61页 第第 8 章章 岩石流体力学岩石流体力学 p- ijij ij p- )-A(Bu 323 第26页/共61页第25页/共61页 第第 8 章章 岩石流体力学岩石流体力学 ijij ij p- 第27页/共61页第26页/共61页 有效应力系数规律有效应力系数规律(赵阳升赵阳升,1995年年) =a1+a2 +a3p+a4 p 第第 8 章章 岩石

6、流体力学岩石流体力学 第28页/共61页第27页/共61页 第第 8 章章 岩石流体力学岩石流体力学 第29页/共61页第28页/共61页 第第 8 章章 岩石流体力学岩石流体力学 p- n n s s 第30页/共61页第29页/共61页 第第 8 章章 岩石流体力学岩石流体力学 第31页/共61页第30页/共61页 第第 8 章章 岩石流体力学岩石流体力学 第32页/共61页第31页/共61页 第第 8 章章 岩石流体力学岩石流体力学 第33页/共61页第32页/共61页 第第 8 章章 岩石流体力学岩石流体力学 tzyJ-J zy,x/2,x * xzy,x/2,-x * x tzyxx

7、)/J(- * x tzyxz)/Jy/Jx/J( - * z * y * x tn)/(z)/Jy/Jx/J( - * z * y * x 0 t n)( divJ * 第34页/共61页第33页/共61页 第第 8 章章 岩石流体力学岩石流体力学 第35页/共61页第34页/共61页 第第 8 章章 岩石流体力学岩石流体力学 * nVqJ 0tn)/(q)div( 0t/nq)div( 0tn)/()k( i ,i ,i 0)(k 0divq i ,i ,ij 第36页/共61页第35页/共61页 第第 8 章章 岩石流体力学岩石流体力学 ) z(p) p ( t n)(p z(p) 1

8、2 k ( i ,i , 2 i t p kp n p t p 2k n p 2 22 22 第37页/共61页第36页/共61页 第第 8 章章 岩石流体力学岩石流体力学 0 t n t nq)div( 质量守恒方程质量守恒方程 固体骨架的可压缩性固体骨架的可压缩性 岩体骨架的变形由固体颗粒体积岩体骨架的变形由固体颗粒体积U Us s与孔隙体与孔隙体 积积U Up p的变形组成的变形组成: : 相应的压缩系数为相应的压缩系数为 U Ub b=U=Us s+U+Up p U Us s=(1-n)U=(1-n)Ub b U Up p=nU=nUb b 一般一般 故故 const s s s dp

9、 du u 1 - const p p p dp du u 1 - psb nn)-(1 bs n)-(1 pb n 第38页/共61页第37页/共61页 第第 8 章章 岩石流体力学岩石流体力学 p- t p - t n)-(1 t n dp d1 t p n)-(1n-q)div( n)-(1nSop t p gSpk op 2 第39页/共61页第38页/共61页 第第 8 章章 岩石流体力学岩石流体力学 A u s m t S) y q x q (- t S) y (T y ) x (T x yx 第40页/共61页第39页/共61页 第第 8 章章 岩石流体力学岩石流体力学 第41页

10、/共61页第40页/共61页 第第 8 章章 岩石流体力学岩石流体力学 第42页/共61页第41页/共61页 第第 8 章章 岩石流体力学岩石流体力学 z)/(-kq v t S z K) yx T( 2 2 2 2 t S z K 2 2 )/b-(kq 0v t -2 ST 0 /Kb 第43页/共61页第42页/共61页 第第 8 章章 岩石流体力学岩石流体力学 2 1 ) (T tT S -2 2 0 第44页/共61页第43页/共61页 第第 8 章章 岩石流体力学岩石流体力学 )tz,y,(x,q dz )tz,y,(x,q dy )tz,y,(x,q dx 0z0y0 x z K

11、 dz y K dy x K dx zyx xy ; yx 第45页/共61页第44页/共61页 第第 8 章章 岩石流体力学岩石流体力学 xy K ; yx K yx 第46页/共61页第45页/共61页 第第 8 章章 岩石流体力学岩石流体力学 t)y,(x,y);(x, z)y,f(x,z)y,(x, n 第47页/共61页第46页/共61页 第第 8 章章 岩石流体力学岩石流体力学 第48页/共61页第47页/共61页 第第 8 章章 岩石流体力学岩石流体力学 第49页/共61页第48页/共61页 第第 8 章章 岩石流体力学岩石流体力学 )p-(p CK - t p - t p )(

12、p K )p-(p CK t p - t p )(p K 21 21 1 2 222 2 21 12 1 1 111 1 第50页/共61页第49页/共61页 第第 8 章章 岩石流体力学岩石流体力学 第51页/共61页第50页/共61页 第第 8 章章 岩石流体力学岩石流体力学 ,Q j N i 0IL i K i j HIL i S i j 第52页/共61页第51页/共61页 第第 8 章章 岩石流体力学岩石流体力学 第53页/共61页第52页/共61页 第第 8 章章 岩石流体力学岩石流体力学 fiii 2 f qfbu ; 12 b -q i i 3 i f 12 b -u n 1i

13、 i 3 ie e fb 12 1 k ; k -u 第54页/共61页第53页/共61页 第第 8 章章 岩石流体力学岩石流体力学 0p)(F)u(p,)u(p,)(p,( w t e 2p t p n)p)p,(K( i ,ijji,jij, i ,i , 第55页/共61页第54页/共61页 8.4.2 8.4.2 块裂介质模型块裂介质模型 块裂介质固体变形与液体渗流耦合数学模型及解法块裂介质固体变形与液体渗流耦合数学模型及解法 基质岩块液体渗流方程 裂缝液体渗流方程 基质岩块变形方程 裂缝变形方程 , 裂缝有效应力规律 基质岩块有效应力规律 W t n p t p npk iii 2,

14、 , t n p n p p n pk i ifi 2 , , 0 , iijjijij pFu sss nnn k k b b ss nn ss nn p ijijij p 8.4 8.4 岩体岩体- -液体耦合力学模型及解法液体耦合力学模型及解法 第第 8 章章 岩石流体力学岩石流体力学 第56页/共61页第55页/共61页 第第 8 章章 岩石流体力学岩石流体力学 0p)(F)u(p,)u(p,)(p,( t e 2p t p ) bp)p(1 ab p n ()p)p,(K( i ,ijji,jij, 2 2 i , i , 2 第57页/共61页第56页/共61页 第第 8 章章 岩

15、石流体力学岩石流体力学 块裂介质固体变形与气体渗流耦合数学模型块裂介质固体变形与气体渗流耦合数学模型 基质岩块气体渗流方程基质岩块气体渗流方程: 裂缝气体渗流方程裂缝气体渗流方程: 岩块变形方程岩块变形方程: 裂缝变形方程裂缝变形方程: , 岩块有效应力规律岩块有效应力规律: 裂缝有效应力规律裂缝有效应力规律: t n p t p bpp ab p n pk i ii 2 1 2 2, 2 , t n p t p p n pk i ifi 2 2 , 2 , 0)( , iijjijij pFuu sss nnn k k b b ss nn ijijij p papaaa 4321 ss nn p 第58页/共61页第57页/共61页 第第 8 章章 岩石流体力学岩石流体力学 第59页/共61页第58页/共61页 Figure 1 geometry and physical model drilling hole