CO2注入岩体的热-气-应力耦合二维弹塑性有限元分析

›› 2009, Vol. 30 ›› Issue (3): 582-586.

CO2注入岩体的热-气-应力耦合二维弹塑性有限元分析

张玉军

中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室，武汉 430071

收稿日期:2008-06-10 出版日期:2009-03-10 发布日期:2011-01-28
作者简介:张玉军，男，1956年生，博士，研究员，主要从事岩石力学与工程方面的研究工作。
基金资助:
国家自然科学基金项目（No. 50578171）资助。

2D elastoplastic finite element analysis of coupled thermo-gas-mechanical process in CO2 injection in strata

ZHANG Yu-jun

State Key Laboratory of Geomechanics and Geotechnical Engineering, Institute of Rock and Soil Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Wuhan 430071, China

Received:2008-06-10 Online:2009-03-10 Published:2011-01-28

摘要/Abstract

摘要：

目前国内关于CO2地质埋存课题的研究已经起步，其中与岩石力学有关的工作急需加强。为此，考虑到向含气地层中注入CO2时岩石、气体和温度的相互作用，将CO2视为理想气体，使用Drucker-Prager屈服准则和‘无拉应力’判据，建立了一个热-气-应力耦合模型并研制了相应的二维有限元程序。假定了一个由下部注入层和上覆冠石层组成的CO2埋存地质系统，以此为数值模拟的对象，分析了CO2在不同的注入速率和注入时间条件下岩体的中的位移、应力、受拉与塑性破坏区的变化和分布情况，结果显示，为保证CO2注入岩体的稳定，应优择最佳的注入速率和注入时间。

关键词: CO2地质埋存, 热-气-应力耦合模型, 有限元方法, 弹塑性分析

Abstract:

In China, the researches on geological sequestration of CO2 are started, and the researches concerned with rock mechanics should be strengthened. For this reason, considering the reaction between gas, temperature and rock during CO2 injection in gas-bearing strata, a coupled thermo-gas-mechanical model is established in which CO2 is regard as a perfect gas, and Drucker-Prager yield criterion and non-tensile criterion are used; a relative two-dimensional FEM code is developed. A geological sequestration system which consists of an under-part reservoir and an upper-part caprock is assumed. Taking the system as the objective of numerical simulation, the changes and distributions of displacements, stresses, tensile and shear failure zones in the rock masses are analyzed under the conditions of different injection rates and different injection times. The results show that the optimal injection rate and injection time should be selected in order to ensure the stability of rock mass injected by CO2.

Key words: CO2 geological sequestration, coupled thermo-gas-mechanical model, finite element method, elastoplastic analysis

中图分类号:

TU 43

张玉军. CO2注入岩体的热-气-应力耦合二维弹塑性有限元分析[J]. , 2009, 30(3): 582-586.

ZHANG Yu-jun. 2D elastoplastic finite element analysis of coupled thermo-gas-mechanical process in CO2 injection in strata[J]. , 2009, 30(3): 582-586.

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