[发明专利]一种采动地面井失稳相似模拟方法

权利要求书

1.一种采动地面井失稳相似模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)根据相似原理分别选取岩层和地面井管道的打印线材；其中，所述岩层打印线材选取形状记忆聚合物；所述地面井管道打印线材选取记忆金属；

2)进行相似模型3D打印，得到岩层地质结构相似模型和地面井相似模型；

3)在岩层地质结构相似模型上施工钻孔；将地面井相似模型嵌入钻孔中；待材料冷却完成后，得到地面井地层嵌入模型；

4)将地面井地层嵌入模型布置在试验平台上；其中，所述地面井地层嵌入模型放置在透明有机玻璃箱体中；所述透明有机玻璃箱体外部布置有热成像仪。所述地面井相似模型内腔中在顶部和底部位置设置有内窥镜镜头；所述地面井相似模型内壁上贴附有若干应变片；

5)对地面井地层嵌入模型不同位置的材料施加不同外场激励模拟不同的采动类型；通过控制激励时间模拟采动作用的强度大小；模型按预设方式变形过程中，热成像仪采集模型热成像图，内窥镜镜头采集地面井内窥镜图，应变片采集地面井应变数据；

6)施加外场激励使岩层和地面井恢复模型的初始形状，并使破断记忆材料愈合；

7)重复进行步骤5)和步骤6)，获得不同采动作用类型和不同采动强度影响下的地面井变形失稳破坏规律。

2.根据权利要求1所述的一种采动地面井失稳相似模拟方法，其特征在于，所述形状记忆聚合物的组成和质量份数如下：石英砂20份、重晶石粉30份、膨胀变形剂25份、防锈剂6份、橡胶粉10份、石蜡4～6份和细木屑10份。

3.根据权利要求1所述的一种采动地面井失稳相似模拟方法，其特征在于：所述记忆金属采用钛合金材料。

4.根据权利要求1或2所述的一种采动地面井失稳相似模拟方法，其特征在于：岩层地质结构相似模型的3D打印过程中，层与层之间的分离材料采用云母粉。

5.根据权利要求1或4所述的一种采动地面井失稳相似模拟方法，其特征在于：步骤2)中，以形状记忆聚合物从下往上重复层叠进行打印。

6.根据权利要求1所述的一种采动地面井失稳相似模拟方法，其特征在于：步骤5)中，通过光照或温度控制地层变化。

7.根据权利要求1所述的一种采动地面井失稳相似模拟方法，其特征在于：步骤5)中，采动变形过程中，地面井相似模型发生剪切、拉伸和/或挤压变形。

8.根据权利要求1所述的4D打印模型，其特征在于：步骤7)中，地面井变形失稳破坏规律包括几何尺寸、裂纹产生和裂纹扩展随采动作用的变化过程。