页岩水压致裂塑性损伤响应及影响因素探究

煤炭科学技术
网络首发时间：2024-06-18 16:29:38

作者

沈仲辉周雷林东郭志国王紫怡李希建
单位

稀有金属资源安全高效开采江西省重点实验室江西理工大学应急管理与安全工程学院重庆大学煤矿灾害动力学与控制全国重点实验室北京矿酷数科信息技术有限公司贵州大学矿业学院
摘要

页岩储层水力压裂是一个复杂的流-固耦合物理过程，压裂时井筒内高压流体渗透会诱发井壁围岩微裂纹萌发，从而影响岩石的起裂压力。为了探究页岩压裂过程中井壁围岩的微观响应特征及规律，开展了不同围压条件下页岩的水压致裂试验，并通过数值仿真进行了考虑围压、井筒直径、井筒内流体压力、岩石的杨氏模量、泊松比和抗拉强度等因素对压裂时井壁岩石塑性损伤特征影响的敏感性分析，研究结果表明：① 围压对页岩水力压裂的破裂压力影响较大，页岩水力压裂的破裂压力随围压的增大而增大，且试验得到的破裂压力均高于传统模型计算的理论值；② 页岩水力压裂过程中井筒内高压流体侵入会对井壁围岩产生微观结构损伤，基于数值仿真确定了水力压裂井壁岩石塑性区的存在；③ 页岩水力压裂过程中井壁塑性区范围受岩石储层条件和施工参数的影响较大，具体而言，井壁塑性区大小受岩石杨氏模量和泊松比的影响较小，与井筒直径、井筒内流体压力呈正相关关系，与围压、岩石抗拉强度呈负相关关系。④ 现场工程尺度下，页岩水力压裂的塑性区呈椭圆型分布，且长轴在最大水平主应力方向。研究结果对于深部岩石储层水力压裂破裂压力的预测和压裂施工设计等具有重要的理论和指导意义。
关键词

页岩气开发水力压裂塑性损伤破裂压力地质因素施工参数
文章目录

1 页岩水压致裂试验及结果分析
2 页岩水力压裂井壁塑性损伤特征
2.1水力压裂数值模型的建立及试验方案
2.2页岩水力压裂塑性损伤影响因素敏感性分析
2.3 工程尺度下页岩水力压裂塑性损伤特征
3 结论
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