Abstract: Технология гидравлического разрыва широко используется в добыче нефти и газа. Однако анализ разрушения при неоднородном напряженном состоянии вокруг ствола скважины проблематичен. В этом исследовании мы сравнили численные расчеты для разных критериев разрушения с экспериментальными данными о гидравлическом разрыве цилиндрических образцов из бетона в неоднородном поле напряжений, чтобы определить наиболее подходящие для этой цели. Реальные скважины имеют значительно больший диаметр, чем лабораторные модели. Поэтому важно исследовать масштабный эффект, который, согласно литературе, имеет место при гидравлическом разрыве. Известно, что при наличии концентрации напряжений масштабный фактор проявляется в гораздо большей степени, чем при однородном напряженном состоянии. Экспериментальное исследование гидравлического разрыва толстостенных цилиндров с приложением диаметральной нагрузки проводилось на образцах в виде цилиндров с центральным круглым отверстием и круглым отверстием, расположенным на расстоянии половины радиуса от центра цилиндра под углом 45 градусов к линии приложения нагрузки. Эксперименты по гидравлическому разрыву проводились с использованием машины, создающей высокое давление масла. Для изучения масштабного эффекта были испытаны цилиндры разного диаметра с различными диаметрами отверстий. Образцы были изготовлены из бетона на основе глиноземистого цемента. Получение раствора для заливки образцов проводили путем смешивания песка, цемента и воды в пропорции 3/2/1 соответственно. Предельные напряжения в материале определялись для трех типов напряженного состояния: при сжатии, при чистом сдвиге на поверхности отверстия и при сложном напряженном состоянии в условиях диаметрального сжатия сплошного цилиндра. Значение коэффициента интенсивности критического напряжения бетона, которое использовалось в критериях нелокального разрушения, было получено путем диаметрального сжатия цилиндрических образцов с надрезом. Моделирование процесса гидроразрыва с учетом неоднородности напряженного состояния вблизи отверстия проводилось с использованием метода граничных элементов (в варианте метода фиктивной нагрузки).

Cite: Блинов В.А. , Леган М.А.
Гидравлический разрыв цилиндрических тел из хрупких материалов в неоднородном поле напряжений
RUSSIA-JAPAN JOINT SEMINAR "NON-EQUILIBRIUM PROCESSING OF MATERIALS: EXPERIMENTS AND MODELING 01-03 окт. 2018