考虑层理、加载速率与尺寸效应的页岩裂纹扩展机理试验

• 作者: 倪涛 卢鑫伟 张千贵 徐烽淋 梁永昌 范翔宇 郭东亚
• 来源期刊: 科学技术与工程
• 学科: 工学
• 关键词: 页岩 层理性 加载速率 尺寸效应 裂纹扩展 试验研究
• 年，卷（期）: 2018,（9）
• 所属期刊栏目: 论文
• 页码范围: 63-71
• 页数: 9页
• 分类号: TE135
• 字数: 4564字
• 语种: 中文
• DOI: 10.3969/j.issn.1671-1815.2018.09.009

摘要

分析裂纹扩展演化机理是认识井壁坍塌失稳的关键,尤其是层理和脆性特征显著的页岩地层,伴有节理与微裂隙发育,研究其裂纹扩展演化机制对于确定钻井导向、钻速及井眼尺寸更显重要.为此利用材料试验机开展了考虑层理倾角、加载速率与试件尺寸的页岩裂纹扩展演化试验研究.结果表明页岩层理平行于载荷时,裂纹沿层理呈张性破坏.层理倾角由0°~30°时,裂纹扩展形态由张性破坏向剪切破坏转变;当层理与轴向应力呈30°倾角时,剪切破坏最为明显,裂纹的平均扩展速率最大,且抗压强度最小;层理倾角由30°~90°时,裂纹由剪切破坏;逐渐转向张性破坏,当层理与轴向载荷垂直时,试件裂纹切割层理片层发生张性破坏.随加载率的增加,页岩峰值应力增大,裂纹长度逐渐减小,但加载速率越小,破坏后的页岩越为碎裂;在侧向尺寸不变的条件下,试件高度越大,越呈现张性破坏,主裂纹越长,且破碎后的页岩越呈现片状.