页岩水力压裂水力裂缝与层理面扩展规律研究

• 作者: 侯振坤 曾义金 李芷 杨春和 王磊 衡帅 贾长贵 郭印同
• 来源期刊: 岩石力学与工程学报
• 学科: 工学
• 关键词: 岩石力学 页岩水力压裂 水力主裂缝 层理面 起裂与扩展规律 张开区长度 剪切区长度
• 年，卷（期）: 2015,（1）
• 页码范围: 12-20
• 页数: 9页
• 分类号: TU45
• 字数: 5631字
• 语种: 中文
• DOI: 10.13722/j.cnki.jrme.2015.01.002

摘要

在对含天然层理弱面页岩进行水力压裂过程中，水力主裂缝的起裂、扩展及层理面的扩展对缝网的形成有重要影响。为研究水力主裂缝的起裂、扩展规律和层理面对水力裂缝扩展的影响，开展真三轴试验条件下的水力压裂试验，采用声发射系统监测水力压裂过程，并在试验后对试样进行剖切与 CT扫描；同时进行定量的理论分析，并通过试验结果验证。研究表明：(1)起裂方向由初始角度转至最大水平主应力方向；垂向应力与水平最大主应力相差极小时，各个方向起裂压力相差极小，裂缝很快转向最大水平主应力方向。(2)水力主裂缝整个扩展过程中所需水压区间与裂缝长度、断裂韧性值相关。(3)形成由层理面与主裂缝构成的网状的裂缝系，层理面在主裂缝的靠近过程中张开区的长度极小，主要在主裂缝接触到层理面后产生较大的张开区与剪切区，层理面的剪切区域长度远大于张开区域长度，剪切区域提供主要的导流通道；剪切区的长度对层理面黏聚力c和水力裂缝与层理面交角β参数敏感性很高。研究结果可以为压裂模型的建立提供几何参数，并对施工参数的设计有指导意义。