基于直剪试验的页岩强度各向异性研究
本文关键词:基于直剪试验的页岩强度各向异性研究
更多相关文章: 岩石力学 页岩 层理面 直剪试验 抗剪强度 各向异性 剪应力集中系数
【摘要】:层理面的存在是页岩地层力学性质、强度特征和破裂模式表现出明显各向异性特征的根本原因,也是引起水平井井壁易失稳的重要原因之一。为分析层理面的力学性质及其影响下页岩的抗剪强度各向异性特征,开展不同角度页岩的直接剪切试验,并根据剪切破坏机制的各向异性和剪应力集中系数,从不同角度分析抗剪强度各向异性的原因,试验和理论分析结果表明:(1)层理面是页岩地层的薄弱面,其黏聚力和内摩擦角明显小于页岩基质体,抗剪强度也最低,其剪应力 剪切位移曲线并没有表现出岩石剪切强度随滑动而弱化的特点,而是其残余摩擦力甚至还略大于抗剪强度。(2)0°,30°,60°和90°四个方向中,页岩抗剪强度的最大值在60°时取得,且0°,30°和60°试样的剪应力 剪切位移曲线均表现出剪切强度随滑动而弱化的现象。(3)页岩剪切破坏机制可分为沿页岩本体的剪切破坏、沿层理面张拉和本体剪切的复合破坏、以及沿层理面的剪切滑移3种模式;页岩抗剪强度的各向异性是由其剪切破坏机制的各向异性控制的。(4)剪应力集中系数在一定程度上反映了岩石直接剪切时剪切承载力的强弱,可用来分析页岩抗剪强度的各向异性特征;不同方向页岩直接剪切时,剪应力集中系数仅与沿剪切方向的弹性模量和剪切层的厚度有关;相同法向应力下,90°试样的剪应力集中系数最大,抗剪强度最小,而60°试样的剪应力集中系数最小,抗剪强度最大。该试验和理论分析结果可为深入分析岩质边坡中滑动面的运动特征和页岩气水平井井壁稳定性等提供一定参考。
【作者单位】: 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;重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室;中国石油化工股份有限公司石油工程技术研究院;
【关键词】: 岩石力学 页岩 层理面 直剪试验 抗剪强度 各向异性 剪应力集中系数
【基金】:国家自然科学基金资助项目(51104144) 国家重点基础研究发展计划(973)项目(2010CB226701) 中石化科技部项目(P11015)
【分类号】:TU452
【正文快照】: 1引言页岩气是一种非常规能源,其分布广泛,开采潜力巨大,是常规石油、天然气的理想接替。但是,页岩气的成藏条件、储集空间、渗流规律及开发模式均有自身特点,特别是储层的低孔和超低基质渗透率,给有效开采带来了巨大的困难和挑战[1-2]。北美地区页岩气开发已实现商业化,并逐
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本文编号:1081230
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