›› 2016, Vol. 37 ›› Issue (S1): 88-94.doi: 10.16285/j.rsm.2016.S1.011
王 磊1,杨春和1, 2,侯振坤2,郭印同1,魏元龙2,蒋廷学3
WANG Lei1, YANG Chun-he1,2, HOU Zhen-kun2, GUO Yin-tong1, WEI Yuan-long2, JIANG Ting-xue3
摘要: 针对高角度天然裂缝发育地层中的水平井水力压裂问题,开展了水力裂缝自天然裂缝处起裂扩展的理论和试验研究。尝试将天然裂缝简化为与井筒轴线垂直的横向裂缝,基于线弹性断裂力学理论和最大拉应力准则,给出了水力裂缝起裂压力和扩展过程中应力强度因子的计算方法。利用预制横缝模拟高角度天然裂缝,开展了室内水力压裂试验,对水力裂缝的扩展形态和起裂压力进行了研究。理论计算表明,(1)水力裂缝自预制横缝端部起裂后,扩展距离超过1倍的预制横缝端部半径时可将预制横缝和水力裂缝合并起来,整体视作一条横向裂缝来计算应力强度因子;(2)水力裂缝尖端距井壁处的距离大于4倍的井筒半径时,应力强度因子的计算可忽略井筒的影响,近似采用硬币形裂缝的计算公式。试验研究发现,(1)水力裂缝在预制横缝端部起裂并扩展,形成与井筒轴线垂直的横向裂缝,裂缝的扩展呈现出Ⅰ型断裂的特点,形态近似呈圆形,未发现与井筒轴线平行的纵向裂缝的起裂和扩展;(2)排量对破裂净压力和起裂净压力有重要影响,大排量会导致较高的破裂净压力和起裂净压力,在大、小两种排量下起裂净压力的离散性均较小,计算得到的KⅠ临界断裂值的离散性也较小。研究结果可为改善裂缝发育储层的近井裂缝形态提供指导,也可为煤矿开采中预制横向切槽的水力压裂设计提供参考。
中图分类号:
[1] | 邵长跃, 潘鹏志, 赵德才, 姚天波, 苗书婷, 郁培阳, . 流量对水力压裂破裂压力和增压率的影响研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(7): 2411-2421. |
[2] | 孙峰, 薛世峰, 逄铭玉, 唐梅荣, 张翔, 李川, . 基于连续损伤的水平井射孔-近井筒三维破裂模拟[J]. 岩土力学, 2019, 40(8): 3255-3261. |
[3] | 武晋文, 冯子军, 梁栋, 鲍先凯, . 单轴应力下带钻孔花岗岩注入高温蒸汽 破坏特征研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(7): 2637-2644. |
[4] | 张钰彬, 黄丹. 页岩水力压裂过程的态型近场动力学模拟研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(7): 2873-2881. |
[5] | 张 帆, 马 耕, 冯 丹, . 大尺寸真三轴煤岩水力压裂模拟试验 与裂缝扩展分析[J]. 岩土力学, 2019, 40(5): 1890-1897. |
[6] | 徐辰宇, 白 冰, 刘明泽, . 注CO2条件下花岗岩破裂特征的试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(4): 1474-1482. |
[7] | 李静, 孔祥超, 宋明水, 汪勇, 王昊, 刘旭亮, . 储层岩石微观孔隙结构对岩石力学特性 及裂缝扩展影响研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(11): 4149-4156. |
[8] | 李 栋, 卢义玉, 荣 耀, 周东平, 郭臣业, 张尚斌, 张承客, . 基于定向水力压裂增透的大断面瓦斯 隧道快速揭煤技术[J]. 岩土力学, 2019, 40(1): 363-369. |
[9] | 梁天成,刘云志,付海峰,严玉忠,修乃岭,王 臻. 多级循环泵注水力压裂模拟实验研究[J]. , 2018, 39(S1): 355-361. |
[10] | 程 万, 蒋国盛, 周治东, 魏子俊, 张 宇, 王炳红, 赵 林, . 水平井中多条裂缝同步扩展时裂缝竞争机制[J]. 岩土力学, 2018, 39(12): 4448-4456. |
[11] | 姜婷婷,张建华,黄 刚, . 煤岩水力压裂裂缝扩展形态试验研究[J]. , 2018, 39(10): 3677-3684. |
[12] | 蔡奇鹏,吴宏伟,胡 平,陈星欣,郭力群,. 隐伏裂缝对互层胶结土中正断层扩展影响研究[J]. , 2017, 38(7): 2015-2021. |
[13] | 严成增. 模拟水压致裂的另一种二维FDEM-flow方法[J]. , 2017, 38(6): 1789-1796. |
[14] | 陈江湛,曹 函,孙平贺,吴晶晶, . 三轴加载下煤岩脉冲水力压裂扩缝机制研究[J]. , 2017, 38(4): 1023-1031. |
[15] | 马 耕,张 帆,刘 晓,冯 丹,张鹏伟,. 地应力对破裂压力和水力裂缝影响的试验研究[J]. , 2016, 37(S2): 216-222. |
|