岩土力学 ›› 2026, Vol. 47 ›› Issue (5): 1567-1582.doi: 10.16285/j.rsm.2025.0640CSTR: 32223.14.j.rsm.2025.0640
王志翔1,杨典森1,周云2,赵智1
WANG Zhi-xiang1, YANG Dian-sen1, ZHOU Yun2, ZHAO Zhi1
摘要: 页岩储层界面显著影响水力裂缝的三维扩展行为。采用层间间隔浇筑法制备不同界面强度的人工页岩试样,开展真三轴水力压裂试验。建立中心偏移指数CDI和径向非均匀度RNU定量表征裂缝三维几何特征,结合水压曲线和声发射特征参数,研究界面强度对水力裂缝三维扩展行为的影响规律。结果表明:界面会诱导水力裂缝产生偏转效应,促使水力裂缝扭曲或沿着界面扩展,呈现非对称三维形态,裂缝向界面位置发生偏移。随着界面黏聚力与内摩擦角的降低,在垂向应力σz=15 MPa下,界面抗剪强度从19.9 MPa下降至10.1 MPa,裂缝形态依次呈现V型穿越、Y型分叉和T型和H型捕获特征,其RNU值从0.36增大至1.06,CDI值从0.42下降至0.29,界面强度变低限制水力裂缝向外偏移。界面强度调控能量释放模式与压裂液运移路径,弱界面促使起裂压力降低,压裂液沿界面大规模滤失,为复杂缝网形成创造条件。界面抗剪强度降低会导致水力裂缝的破裂模式发生显著转变,高强度界面条件下裂缝以拉伸破坏为主导,而低强度界面条件下促使破裂模式向先拉伸后剪切的复合机制转变。
中图分类号: TU 411| [1] | 唐梅荣, 张广清, 张敏, . 多水平井立体化水力压裂缝网空间分布特征试验研究[J]. 岩土力学, 2025, 46(8): 2449-2458. |
| [2] | 王刚, 王恩茂, 隆清明, 徐浩, 陈雪畅, 刘昆轮, . 考虑滤失效应的煤层水力压裂与裂隙扩展关系研究[J]. 岩土力学, 2025, 46(4): 1071-1083. |
| [3] | 申林方, 华涛, 王志良, 李松波, 陈骞. 参数空间变异性对岩石水力压裂裂隙扩展形态的影响[J]. 岩土力学, 2025, 46(4): 1294-1302. |
| [4] | 刘宇鹏, 常鑫, 杨春和, 郭印同, 侯振坤, 李双明, 贾长贵, . 走滑应力特征下川南深层页岩高温真三轴压裂物理模拟试验[J]. 岩土力学, 2025, 46(10): 3104-3116. |
| [5] | 陈骞, 王志良, 申林方, 华涛, 李邵军, 徐则民, . 基于热力耦合的近场动力学方法高温岩石水力压裂数值模拟[J]. 岩土力学, 2024, 45(8): 2502-2514. |
| [6] | 吕茂淋, 朱珍德, 周露明, 葛鑫梁, . 基于相场法的预制双裂隙岩体水力压裂扩展数值模拟研究[J]. 岩土力学, 2024, 45(6): 1850-1862. |
| [7] | 华涛, 申林方, 王志良, 李泽, 徐则民. 基于近场动力学的岩石水力压裂数值模拟及裂隙网络定量分析[J]. 岩土力学, 2024, 45(2): 612-622. |
| [8] | 彭阳, 高永涛, 王文林, 甫尔卡特, 温建敏, 周喻, . 单侧限压缩煤岩组合体的破裂机制研究[J]. 岩土力学, 2023, 44(S1): 387-398. |
| [9] | 王洪建, 崔炎宗, 袁广祥, 赵菲, 张翼宇, 黄志全. 基于单轴压缩试验的不同风化程度花岗岩分形特征分析[J]. 岩土力学, 2023, 44(8): 2249-2265. |
| [10] | 陈磊, 张广清, 张敏, 曹庾杰, 谌立吉, . 水力裂缝穿越非连续面扩展时的断裂过程研究[J]. 岩土力学, 2023, 44(1): 159-170. |
| [11] | 周培尧, 潘丽燕, 陈华生, 王斌, 邹志坤, 张敏, . 薄互层水力裂缝垂向扩展控制因素试验研究[J]. 岩土力学, 2022, 43(S2): 299-306. |
| [12] | 王家全, 康博文, 周圆兀, 唐滢, . 填料粗粒含量对筋土界面拉拔性状的影响[J]. 岩土力学, 2022, 43(5): 1249-1260. |
| [13] | 苏新斌, 廖晨聪, 刘世奥, 张璐璐, . 基于预制滑动面的饱和黏土−结构物界面强度特性 三轴试验研究[J]. 岩土力学, 2022, 43(10): 2852-2860. |
| [14] | 任义, 吴顺川, 高永涛, 甘一雄, . 传感器校准对花岗岩单轴压缩矩张量分析的影响[J]. 岩土力学, 2021, 42(2): 451-461. |
| [15] | 吴飞鹏, 范贤章, 徐尔斯, 杨涛, 颜丙富, 刘静, . 压裂液高压渗滤对砂岩基质损伤演化的 细观力学分析[J]. 岩土力学, 2021, 42(12): 3238-3248. |
|
||