高溫巖體地熱開采中鉆井圍巖穩(wěn)定性分析

序
前言
第一章 緒論
1.1 中國高溫巖體地熱資源
1.1.1 西藏羊八井地區(qū)地熱
1.1.2 云南騰沖地區(qū)地熱
1.2 高溫巖體地熱開發(fā)與利用技術
1.2.1 高溫巖體地熱開發(fā)方案
1.2.2 深部鉆井技術
1.2.3 人工儲留層建造
1.2.4 地熱穩(wěn)定提取技術
1.3 高溫巖體地熱深部鉆井技術
1.3.1 高溫巖體鉆井圍巖的穩(wěn)定性控制技術
1.3.2 高溫高壓下破巖技術
1.3.3 高溫鉆井液
1.3.4 鉆井結構
1.4 鉆井圍巖穩(wěn)定性研究現(xiàn)狀
1.5 本書的主要內(nèi)容
第二章 高溫高壓下鉆井圍巖的熱物理及力學特性
2.1 引言
2.2 20MN伺服控制高溫高壓巖體三軸試驗機
2.2.1 主要功能
2.2.2 主要技術參數(shù)
2.2.3 設備的構成
2.3 高溫不同埋深應力下鉆井圍巖熱彈性變形規(guī)律
2.3.1 實驗概況
2.3.2 高溫不同埋深應力下鉆井圍巖的熱彈性變形規(guī)律
2.3.3 高溫高壓下含有鉆孔的花崗巖體破壞特征
2.3.4 實驗結論
2.4 高溫高壓下鉆井圍巖的熱物理及力學參數(shù)的變化規(guī)律
2.4.1 高溫及三維應力狀態(tài)鉆孔圍巖的熱物理及力學參數(shù)確定
2.4.2 高溫下鉆孔圍巖的力學參數(shù)隨溫度的變化規(guī)律
2.4.3 高溫不同埋深應力下鉆孔圍巖的熱膨脹系數(shù)隨溫度的變化規(guī)律
2.4.4 實驗結論
2.5 高溫狀態(tài)花崗巖遇水冷卻后力學特性
2.5.1 實驗概況
2.5.2 實驗結果及其分析
2.5.3 花崗巖遇水熱破裂劣化機制
2.5.4 實驗結論
第三章 熱力耦合作用下鉆井圍巖流變特性
3.1 引言
3.2 花崗巖顯微CT細觀結構及主要成分組成
3.2.1 高精度顯微CT試驗系統(tǒng)
3.2.2 顯微CT細觀結構
3.2.3 主要成分組成
3.3 高溫靜水應力下鉆井圍巖的流變特性研究
3.3.1 實驗概況
3.3.2 靜水應力下鉆孔圍巖應力及變形的黏彈性分析
3.3.3 高溫靜水應力下花崗巖中鉆孔圍巖的流變特性
3.3.4 高溫靜水應力下含鉆孔的花崗巖體的流變破壞
3.4 熱力耦合作用下花崗巖流變機制
3.4.1 溫度作用下花崗巖流變過程中的熱破裂
3.4.2 溫度對花崗巖的黏滯系數(shù)、熱膨脹系數(shù)及彈性模量的影響
3.4.3 熱力耦合作用下花崗巖流變機制
3.5 熱力耦合作用下花崗巖流變模型的本構關系
3.5.1 熱力耦合作用下的流變元件
3.5.2 熱力耦合作用下花崗巖流變模型及本構方程
3.5.3 模型參數(shù)識別
3.5.4 熱力耦合作用下花崗巖流變本構關系的實驗驗證
第四章 高溫高壓下鉆井圍巖變形破壞規(guī)律與失穩(wěn)臨界條件
4.1 高溫高壓下花崗巖中鉆孔穩(wěn)定性實驗研究
4.1.1 實驗設備與觀測儀器
4.1.2 試件及其鉆孔制備
4.1.3 實驗步驟與觀測方法
4.1.4 實驗過程及實驗結果
4.2 高溫高壓下花崗巖中鉆孔變形破壞規(guī)律
4.2.1 高溫靜水應力下花崗巖中鉆孔變形規(guī)律
4.2.2 溫度及加載應力對花崗巖中鉆孔變形的影響
4.3 熱力耦合作用下花崗巖中鉆孔變形的時效特性
4.4 高溫高壓下花崗巖中鉆孔破壞特征
4.5 高溫高壓下鉆井圍巖穩(wěn)定性與失穩(wěn)臨界條件
4.5.1 4000m埋深靜水應力及400~C以內(nèi)恒溫恒壓下鉆孔變形的黏彈性分析
4.5.2 4000～5000m埋深靜水應力，400～500℃時溫恒壓下鉆孔變形的黏彈-塑性分析
4.5.3 5000m埋深靜水應力及500~C以上鉆孔破壞
4.5.4 高溫高壓下花崗巖中鉆孔變形失穩(wěn)臨界條件
第五章 熱-流-固多場耦合作用下鉆井圍巖穩(wěn)定性理論
5.1 概述
5.2 熱-流-固多場耦合作用下鉆井圍巖失穩(wěn)因素分析
5.2.1 鉆進過程及裸井階段鉆井圍巖失穩(wěn)的主要因素
5.2.2 鉆井建成投入使用后鉆井圍巖失穩(wěn)的主要因素
5.3 隨機非均質鉆井圍巖熱固耦合數(shù)學模型及其數(shù)值解法
5.3.1 基本假設
5.3.2 隨機非均質巖體熱固耦合數(shù)學模型
5.3.3 隨機非均質巖體熱固耦合數(shù)學模型的數(shù)值解法
5.3.4 非均質巖體的隨機概率分布
5.3.5 巖石熱破裂判據(jù)
5.3.6 模擬程序的編制
5.4 熱-流-固耦合作用下鉆井圍巖流變數(shù)學模型及其數(shù)值解法
5.4.1 基本假設
5.4.2 熱-流-固耦合作用下鉆井圍巖流變數(shù)學模型
5.4.3 鉆井圍巖熱-流-固耦合流變數(shù)學模型的數(shù)值解法
5.4.4 鉆井圍巖流變加速變形與流變穩(wěn)定性準則
5.4.5 程序設計
第六章 高溫巖體地熱開采中鉆井圍巖穩(wěn)定性數(shù)值模擬
6.1 西藏羊八井地熱深鉆與擴容
6.1.1 熱田概況
6.1.2 鉆井設計與施工
6.2 鉆進過程中鉆井圍巖穩(wěn)定性數(shù)值模擬
6.2.1 物理模型建立及力學參數(shù)確定
6.2.2 花崗巖體的非均質性及其細觀單元非均質賦值
6.2.3 鉆進過程中鉆井圍巖穩(wěn)定性分析
6.2.4 裸井階段鉆井圍巖穩(wěn)定性分析
6.2.5 本節(jié)小結
6.3 溫度場-滲流場-應力場耦合作用下鉆井圍巖穩(wěn)定性數(shù)值模擬
6.3.1 物理模型建立
6.3.2 力學參數(shù)確定
6.3.3 鉆井投入使用后鉆井圍巖穩(wěn)定性分析
6.3.4 鉆井圍巖流變變形對套管的影響
6.3.5 本節(jié)小結
參考文獻