基于分层微结构均质化的页岩各向异性粘塑性模型
摘要：页岩的粘塑性变形在许多地下应用中经常被观察到。许多研究表明，这种粘塑性行为是各向异性的，具体而言是横向各向同性，与微观尺度的层状复合结构密切相关。在这项工作中，我们开发了一种适用于页岩的两尺度本构模型，其中各向异性的粘塑性行为自然地从双层微结构的半解析均质化中产生。微结构被建模为由黏土和有机物形成的韧性基体所代表的软层的复合材料，和由坚硬矿物组成的脆性基体所对应的硬层。即使在个别层使用各向同性本构定律进行建模时，这种分层微结构仍使宏观行为呈各向异性。我们使用黏土和有机物含量与蠕变大小之间的常见相关性，在软层上应用粘塑性的修正Cam-Clay塑性模型，同时将硬层视为线性弹性材料以最小化校准参数的数量。然后，我们描述了在标准材料更新子程序中实现所提出的模型的方法。该模型通过对来自三个页岩气层样品的实验蠕变数据的验证。我们还通过模拟具有不同层状面方向的页岩层中的时间依赖孔眼封堵，展示了所提出模型的计算行为。
作者：Jinhyun Choo, Shabnam J. Semnani, Joshua A. White
论文ID：2008.10910
分类：Geophysics
分类简称：physics.geo-ph
提交时间：2022-11-24