基于真三轴物理模拟实验的水力裂缝扩展规律研究

作     者：冯彦军 FENG Yanjun

作者机构：天地科技股份有限公司开采设计事业部北京100013 中煤科工开采研究院有限公司北京100013 

基　　金：国家自然科学基金项目资助(编号:51774186) 天地科技创新创业基金项目资助(编号:TDKC-2022-ZD-02,KJ-2021-KCMS-03) 

出 版 物：《中国矿业》 (China Mining Magazine)

年 卷 期：2022年第31卷第10期

页      码：126-132页

摘      要：为了研究不同起裂方式下水力裂缝三维扩展特征,采用真三轴水力压裂物理模拟试验机,开展定向压裂与钻孔压裂试验,结果表明:定向压裂裂纹从预制裂纹尖端起裂,向中间主应力方向转向,裂纹呈双翼弯曲形态,其整体仍平行于最大主应力方向。钻孔压裂裂纹在钻孔轴向对称位置起裂,呈椭圆形自相似扩展特征,裂纹倾向垂直于最小主应力。裂纹最终扩展方位不受起裂方式主导,而是由地应力场决定。水力压裂过程呈现憋压起裂和稳压扩展两个典型阶段。憋压起裂阶段,泵压急剧上升达到破裂压力后又迅速跌落,声发射能量骤增且波动剧烈。稳压扩展阶段,泵压曲线呈锯齿状波动发展并趋于平稳,声发射能量水平相对较低。研究结论可为煤矿坚硬顶板压裂施工提供参考。

主 题 词：水力压裂 裂纹形态 地应力 真三轴物理模拟 声发射 

学科分类：081901[081901] 0819[工学-海洋工程类] 08[工学] 

D　O　I：10.12075/j.issn.1004-4051.2022.10.020

馆 藏 号：203114995...