Dynamics of inelastic deformation of porous rocks and formation of localized compaction zones studied by numerical modeling

Stefanov, Yu. P.; Chertov, Maxim; Aidagulov, Gallyam; Myasnikov, A. V.

doi:10.1016/j.jmps.2011.08.002

Cited by 58 publications

(38 citation statements)

References 21 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…Most of these published research works have been concentrated on crack damage stress (σ cd ) and uniaxial compressive strength (σ c ) of characteristic stress levels during compression (Cai et al, 2004;Katz & Reches, 2004;Andersson, Martin, & Stille, 2009;Palchik, 2009;Stefanov, Chertov, Aidagulov, & Myasnikov, 2011;Nicksiar & Martin, 2012;Xue et al, 2013;Xue et al, 2014). For example, Palchik (2012) evaluated the relationship between stress levels (crack damage stress (σ cd ) and uniaxial compressive strength (σ c ) and strain characteristics (maximum total volumetric strain (Ɛ cd )), axial failure strain (Ɛ af ), porosity (n) and elastic constants (elastic modulus (E)) and Poisson's ratio (v)) with the existence of two different types (type 1 and type 2) of volumetric strain curves and concluded that there is no connection between the types of the volumetric strain curves and the values.…”

Section: Literature Reviewmentioning

confidence: 99%

Strength and strain quantities under brittle compression process of hard rocks

Akinbinu¹,

Oniyide²,

Adesida³

2018

Min. miner. depos.

View full text Add to dashboard Cite

Purpose. To examine the relationships between strength properties and strain quantities associated with the brittle compression process of hard brittle rocks.Methods. The data used in this paper were obtained from laboratory uniaxial compression tests carried out on 84 different types of hard rocks in accordance with Ulusay (2015) proposed standards. The strength properties and the strain quantities were coordinated so that each of the strain quantities or their ratios is compared individually with the strength properties of the rocks as for their relationship.Findings. In all the cases the relationships between the strain ratios and the strength parameters are stronger than when compared with individual strain quantities. A threshold level for strain ratio Ɛ vf / Ɛ cd may be assumed as the limit for fracture initiation above which the rock may experience brittle fracture failure.Originality. Scientific sources demonstrate few laboratory studies as for strength properties-strain quantities ratio. Most of the published research has been concentrated on crack damage stress (σ cd ) and uniaxial compressive strength (σ c ) of characteristic stress levels during compression. The paper has performed detailed analysis of the problem using experimental results of the relationships between strength properties and strain quantities under the deformation process of hard rocks. Practical implications.The relationships can improve our knowledge to evaluate correctly the stability of excavations, design of stable structures such as tunnels and excavations for mining and civil engineering purposes.

show abstract

Section: Literature Reviewmentioning

confidence: 99%

Strength and strain quantities under brittle compression process of hard rocks

Akinbinu¹,

Oniyide²,

Adesida³

2018

Min. miner. depos.

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…Несмотря на большое количество работ в этой области [35][36][37][38][39], до настоящего вре-мени отсутствует однозначное понимание пределов применения «линейных» моделей пластичности для описания отклика пористых хрупких материалов в стесненных услови-ях. Схожие проблемы имеют место и с критериями разрушения, наиболее популярные из которых (Друкера-Прагера, Кулона-Мора и другие) также записываются в приближении линейной зависимости от первых двух инвариантов тензора напряжений.…”

Section: ключевые словаunclassified

The Possibilities and Limitations of the Homogenized Description of Inelastic Behavior of Brittle Porous Materials Under Constrained Conditions

2017

PNRPU MB

View full text Add to dashboard Cite

Астафуров С.В., Шилько Е.В., Псахье С.Г. О возможностях и ограничениях усредненного описания неупругого поведения хрупких пористых материалов в стесненных условиях // Вестник Пермского национального исследователь-ского политехнического университета. Механика. -2017Механика. - . -№ 1. -С. 208-232. DOI: 10.15593/perm.mech/2017 Astafurov S.V., Shilko E.V., Psakhie S.G. The possibilities and limitations of the homogenized description of inelastic behavior of brittle porous materials under constrained conditions. PNRPU Mechanics Bulletin. 2017 В работе с использованием компьютерного моделирования методом подвижных клеточных автоматов проведено исследование особенностей неупругого деформиро-вания и разрушения микроскопических областей пористых хрупких материалов в усло-виях неравноосного сжатия. Акцент в исследовании сделан на анализе применимости классических макроскопических критериев пластичности и прочности для интегрально-го описания механического отклика представительных объемов микроскопического масштаба. Проанализирована связь параметров интегрального механического отклика микроскопических областей с объемным содержанием пор, характером их пространст-венного распределения в объеме материала и прочностными свойствами материала стенок каркаса. На примере осевого сжатия образцов в условиях постоянного бокового давления исследована стадийность процессов накопления и роста повреждений в стенках пористого каркаса и их связь с интегральным неупругим откликом. Показано, что с ростом величины бокового давления происходит смена характера разрушения пористого материала от упруго-хрупкого к неупругому, локализованному в форме поло-сы сдвига, и далее к объемному катакластическому. Значения характерных боковых давлений, при которых происходит смена механизма разрушения, существенным обра-зом зависят от чувствительности прочности стенок каркаса к локальному давлению. Анализ результатов моделирования показал, что традиционные условия (критерии) пластичности, учитывающие вклад локального среднего напряжения в линейном при-ближении, адекватно описывают отклик микроскопических представительных объемов хрупких пористых материалов в стесненных условиях только от начала неупругого деформирования до стадии формирования системы относительно коротких невзаимо-действующих трещин. Важно отметить, что разупрочнение представительных микро- Ключевые слова:хрупкий пористый материал, неупругая деформация, полоса локализованного сдвига, катакла-стическое течение, разрушение, функция текучести, прочность, компьютерное моделирование, метод подвижных клеточных автоматов.

show abstract

“…Если эффектив-ные прочностные свойства определены, и наряду с упругими характеристиками среды построена по-верхность текучести (упругости), классические упруго-плас тические модели [Stefanov et al, 2011] могут быть привлечены для описания механики трещиновато-по-ристых сланцевых пород.…”

Section: модели деформируемых трещиноватых формацийunclassified

Оn a hydro-geomechanical modeling of shale formations

2015

View full text Add to dashboard Cite

В настоящей работе реализован первый этап построения самосогласованной сейсмогидрогео-механической модели разработки нетрадиционных сланцевых формаций. Сформулированы основные принципы гидрогеомеханического моделирования. Выявлены основные физико-механические фак-торы, определяющие особенности моделирования нетрадиционных коллекторов. Проведена класси-фикация трещиновато-пористых сред по отношению к представительному элементарному объему. Поставлены задачи моделирования недеформируемых и деформируемых формаций. В последнем случае предложен новый подход к определению эффективных упруго-прочностных свойств.4D Gory, 1, Moscow, 119991, Russia, e-mail: versh1984@mail.ru 3 National Research Nuclear University " MEPhI", Kashira Highway, 31, Moscow, 115409, Russia, e-mail: zingerman@rambler.ru In the paper the first stage of the self-consistent seismic and hydro-geomechanical model of unconventional shale formations production is considered. Main principles of hydro-geomechanical modeling are formulated. Basic physical and mechanical factors that determine details of unconventional reservoirs modeling are presented. Classification of fractured porous media with respect to the representative elementary volume is performed. Problem statements of non-deformable and deformable formations modeling are discussed. Finally, a new approach for an estimation of effective elastic-strength properties is suggested. 4D seismic, reservoir modeling, geomechanics, unconventional reservoir, fractured porous medium, nonlinear multiphase flow, diffusion, stress-strain state, hydraulic fracturing, alternative technologies to develop shale formations ВВЕДЕНИЕЦелью данной работы является выявление и ана-лиз особенностей построения гидрогеомеханических моделей, способных служить адекватной основой тех-нологий разведки и разработки баженовской свиты Фроловской мегавпадины Западно-Сибирского нефте-газоносного бассейна. Построение таких моделей в настоящее время вызывает серьезные затруднения, что связано в первую очередь с недостатком исходных данных о строении и свойствах пород залежи. В ре-зультате сравнительного анализа геологических, лито-логических, геохимических, петрофизических и про-мысловых данных, накопленных при изучении нетра-диционных нефтенасыщенных горных пород, удалось выявить некоторые физико-механические особенно-сти, присущие в той или иной степени всем сланцевым формациям и определяющие особенности их гидро-геомеханического моделирования по сравнению с тра диционными коллекторами. В связи с этим в настоящей работе реализована парадигма а posse ad esse -гидрогеомеханическая мо-дель предоставляет возможность реализации всех вы-явленных физико-механических особенностей в наи-более общем виде, с непременным выделением линеек определяющих параметров различной природы (фи-зических, вычислительных, геометрических), последо-вательное отключение (или подключение) которых поз во ляет упростить (или усложнить) модель для оп-тимально адекватного необходимого уровня [Мельни-кова, 2010].Данная работа является первым шагом на пути по...

show abstract

Dynamics of inelastic deformation of porous rocks and formation of localized compaction zones studied by numerical modeling

Cited by 58 publications

References 21 publications

Strength and strain quantities under brittle compression process of hard rocks

Strength and strain quantities under brittle compression process of hard rocks

The Possibilities and Limitations of the Homogenized Description of Inelastic Behavior of Brittle Porous Materials Under Constrained Conditions

Оn a hydro-geomechanical modeling of shale formations

Contact Info

Product

Resources

About