层理对页岩水力裂缝扩展的影响研究

发布时间：2017-06-13 01:08

  本文关键词：层理对页岩水力裂缝扩展的影响研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：层理、裂隙等结构面的存在是实现页岩气藏储层体积改造的前提。为分析层理对页岩水力裂缝扩展的影响,在各向异性材料裂纹尖端应力场分布特征的基础上,开展切口与层理呈不同方位的圆柱形试样三点弯曲试验,研究页岩断裂韧性的各向异性特征,并揭示其断裂机制的各向异性,进而根据真三轴条件下页岩水力裂缝的延伸规律,探讨了层理在页岩网状压裂缝形成过程中的重要作用,结果表明:(1)各向异性材料裂纹尖端的应力场和位移场不仅由应力强度因子决定,还与材料的弹性常数有关;(2)切口与层理呈crack-arrester,crack-divider和crack-splitter三种方位时,页岩断裂韧性在crack-arrester时最大,crack-splitter时最小,各向异性显著,而层理面开裂和断裂路径偏移是引起断裂韧性各向异性的主要原因;(3)页岩层理的弱胶结作用使其断裂韧性较小,阻止裂纹失稳扩展的能力较弱,而在垂直层理方向,断裂韧性较大,阻止裂纹扩展的能力较强,当水力裂缝垂直层理扩展时,在弱层理面处会发生分叉、转向,且在继续延伸的过程中会进一步沟通天然裂缝或弱层理面而形成复杂的裂缝网络,达到体积压裂。研究结果可为深入认识页岩气藏储层体积压裂形成条件及机制提供一定参考。
【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;
【关键词】： 岩石力学 页岩 层理 水力压裂 裂缝扩展 各向异性 断裂韧性
【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引言页岩气是指主体位于暗色泥页岩或高碳泥页岩中、以吸附或游离态为主要存在方式的非常规天然气,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其自身特点,特别是储层的低孔和超低基质渗透率,给其有效

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前7条

1 王素玲;张一鸣;姜民政;李杨;;裂缝在非均匀岩层内扩展机理研究[J];力学与实践;2012年06期

2 陈治喜,陈勉,黄荣樽,沈忠厚;层状介质中水力裂缝的垂向扩展[J];石油大学学报(自然科学版);1997年04期

3 赵海峰;陈勉;金衍;;水力裂缝在地层界面的扩展行为[J];石油学报;2009年03期

4 唐颖;唐玄;王广源;张琴;;页岩气开发水力压裂技术综述[J];地质通报;2011年Z1期

5 郭天魁;张士诚;葛洪魁;;评价页岩压裂形成缝网能力的新方法[J];岩土力学;2013年04期

6 胡永全;贾锁刚;赵金洲;张烨;米强波;;缝网压裂控制条件研究[J];西南石油大学学报(自然科学版);2013年04期

7 郭印同;杨春和;贾长贵;徐敬宾;王磊;李丹;;页岩水力压裂物理模拟与裂缝表征方法研究[J];岩石力学与工程学报;2014年01期

【共引文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 陈姝;朱诚;彭华;胡智农;李兰;欧阳杰;吕文;邱卓炜;黄大维;侯荣丰;;广东丹霞山洞穴景观岩体稳定性的抗压实验研究[J];安徽师范大学学报(自然科学版);2010年02期

2 ;Boundary element analysis for elastic and elastoplastic problems of 2D orthotropic media with stress concentration[J];Acta Mechanica Sinica;2005年05期

3 肖本职,吴相超,熊诗湖;地下厂房岩体结构面抗剪强度参数试验研究[J];地下空间与工程学报;2005年01期

4 苏碧军,王启智;平台巴西圆盘试样岩石动态拉伸特性的试验研究[J];长江科学院院报;2004年01期

5 肖国强,吴盖化,周火明,王法刚;三峡工程混凝土质量声波波速标准研究[J];长江科学院院报;2005年03期

6 肖本职;庞正江;;刚性承压板中心孔法变形试验设备和方法[J];长江科学院院报;2009年07期

7 周浪;陈国胜;王晓军;;彭水水电站碾压混凝土原位抗剪试验研究[J];长江科学院院报;2009年08期

8 肖本职;吴相超;刘娅;;重庆鱼嘴长江大桥锚碇抗剪强度试验研究[J];长江科学院院报;2011年05期

9 汪斌;周若;朱杰兵;邬爱清;;基于MTS系统的单块试件三轴试验方法研究[J];长江科学院院报;2011年10期

10 周春华;尹健民;骆建宇;肖国强;;断层构造近场地应力分布规律研究[J];长江科学院院报;2012年07期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 吴锋波;尚彦军;林达明;王茜瑜;张巍;;南水北调中线安阳段第三纪岩土施工工程分级[A];中国科学院地质与地球物理研究所第11届（2011年度）学术年会论文集(中)[C];2012年

2 王玉林;;室内试验在矿山副井工程(水文)勘察中的应用[A];河南地球科学通报2009年卷（下册）[C];2009年

3 张然;李根生;杨林;刘颂;田守增;;页岩气增产技术现状及前景展望[A];非常规油气资源勘探开发装备及应用技术研讨会论文集[C];2011年

4 宋小林;谢和平;王启智;;大理岩的高应变率动态劈裂实验[A];Hopkinson杆实验技术研讨会会议论文集[C];2007年

5 王同涛;闫相祯;杨秀娟;杨恒林;;多夹层盐岩蠕变实验及盐穴储气库完套管柱受力分析[A];2010年海峡两岸材料破坏/断裂学术会议暨第十届破坏科学研讨会/第八届全国MTS材料试验学术会议论文集[C];2010年

6 李夕兵;宫凤强;周子龙;尹土兵;洪亮;;岩石类材料SHPB实验中的几个关键问题[A];第六届全国爆炸力学实验技术学术会议论文集[C];2010年

7 陈刚;况雨春;何鹏;徐艾民;牛伟;;花岗岩静动态拉伸性能实验[A];第六届全国爆炸力学实验技术学术会议论文集[C];2010年

8 古兴伟;李伟;钱东宏;廖建军;龙国梁;;工程岩体结构面抗剪特性研究[A];中国水力发电工程学会第四届地质及勘探专业委员会第二次学术交流会论文集[C];2010年

9 柴华彬;邹友峰;;条带开采工程岩体非线性流变力学研究[A];隧道、地下工程及岩石破碎学术研讨会论文集[C];2007年

10 叶剑红;于金水;刘学飞;王亚峰;;压缩和劈裂荷载作用下岩石最大伸长应变差异的试验研究[A];中国地质学会工程地质专业委员会、贵州省岩石力学与工程学会2005年学术年会暨“岩溶·工程·环境”学术论坛论文集[C];2005年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 李宏松;文物岩石材料劣化特征及评价方法[D];中国地质大学（北京）;2011年

2 康富中;深埋超大规模地下铁路车站结构方案及关键支护参数优化研究[D];北京交通大学;2011年

3 宫凤强;动静组合加载下岩石力学特性和动态强度准则的试验研究[D];中南大学;2010年

4 傅晏;干湿循环水岩相互作用下岩石劣化机理研究[D];重庆大学;2010年

5 李尤嘉;膏溶角砾岩水损伤特性和机理的细观力学试验研究[D];上海交通大学;2011年

6 刘小军;浅变质碎裂围岩蠕变特性研究及其在隧道洞口工程中的应用[D];重庆大学;2011年

7 张平;裂隙介质静动应力条件下的破坏模式与局部化渐进破损模型研究[D];西安理工大学;2004年

8 马卫荣;塔河油田缝洞型碳酸盐岩油藏深度酸压技术研究[D];西南石油学院;2005年

9 杨圣奇;岩石流变力学特性的研究及其工程应用[D];河海大学;2006年

10 张学民;岩石材料各向异性特征及其对隧道围岩稳定性影响研究[D];中南大学;2007年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 刘浩;高煤级煤储层水力压裂的裂缝预测模型及效果评价[D];河南理工大学;2010年

2 潘建武;含单一天然弱面岩石试样的力学特性研究[D];河南理工大学;2010年

3 张伟杰;基于渗流—应力耦合作用的裂隙型底板突水机理及危险性预测研究[D];山东科技大学;2010年

4 许豪;南宁非饱和膨胀土流变特性试验研究[D];湖南工业大学;2010年

5 吴永胜;岩石劈裂试验、单轴压缩和直接拉伸变形特性的实验研究[D];昆明理工大学;2009年

6 凌俊;堆石混凝土剪切性能试验研究[D];北方工业大学;2011年

7 缑勇;含孔道大理岩圆柱试样的力学性质研究[D];河南理工大学;2007年

8 陈向雷;干燥及饱水状态下岩石力学特性的试验研究[D];河南理工大学;2011年

9 张永晖;压裂液返排过程中支撑剂回流规律研究[D];东北石油大学;2011年

10 李若铭;水利土石方工程施工质量控制规范整合与汇编[D];郑州大学;2011年

【二级参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 邓攀;陈孟晋;杨泳;;分形方法对裂缝性储集层的定量预测研究和评价[J];大庆石油地质与开发;2006年02期

2 王治中;邓金根;赵振峰;慕立俊;刘建安;田红;;井下微地震裂缝监测设计及压裂效果评价[J];大庆石油地质与开发;2006年06期

3 张广清;陈勉;;水平井水压致裂裂缝非平面扩展模型研究[J];工程力学;2006年04期

4 方修君;金峰;;基于ABAQUS平台的扩展有限元法[J];工程力学;2007年07期

5 刘建国,彭功勋,韩文峰;岩体裂隙网络的分形特征[J];兰州大学学报;2000年04期

6 王自强;界面断裂力学简介与展望[J];力学与实践;1991年04期

7 陈德春;李文静;张仲平;石常兰;梁国平;;水力压裂水平缝支撑剂层稳定性分析模型研究[J];力学与实践;2007年04期

8 赵益忠;曲连忠;王幸尊;程远方;沈海超;;不同岩性地层水力压裂裂缝扩展规律的模拟实验[J];中国石油大学学报(自然科学版);2007年03期

9 陈治喜,陈勉,黄荣樽,沈忠厚;层状介质中水力裂缝的垂向扩展[J];石油大学学报(自然科学版);1997年04期

10 周健;陈勉;金衍;张广清;;裂缝性储层水力裂缝扩展机理试验研究[J];石油学报;2007年05期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 李玮;基于分形理论的储层特征及压裂造缝机理研究[D];大庆石油学院;2010年

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 侯晓春,樊太亮;如何确定水力裂缝的最佳尺寸?[J];地学前缘;2005年04期

2 张然;李根生;赵志红;盛茂;范鑫;迟焕鹏;;压裂中水力裂缝穿过天然裂缝判断准则[J];岩土工程学报;2014年03期

3 赵争光;杨瑞召;孙志朋;孟张武;张青山;刘利强;;储层岩性对水力裂缝延伸的影响[J];地球物理学进展;2014年02期

  本文关键词：层理对页岩水力裂缝扩展的影响研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：445361