层理面强度对水力裂缝缝网演化影响研究

作     者：韩伟歌 彭皓睿 崔振东 朱正国 刘利 张康健 HAN Weige;PENG Haorui;CUI Zhendong;ZHU Zhengguo;LIU Li;ZHANG Kangjian

作者机构：石家庄铁道大学道路与铁道工程安全保障省部共建教育部重点实验室石家庄050043 河北省金属矿山安全高效开采技术创新中心石家庄050043 中国科学院地质与地球物理研究所中国科学院页岩气与地质工程重点实验室北京100029 中国科学院地球科学研究院北京100029 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049 中铁十八局集团有限公司天津300222 

基　　金：中国博士后科学基金资助项目(资助号:2022M712211) 国家自然科学基金专项项目(资助号:42141009) 国家自然科学基金面上项目(资助号:41972296) 河北省重点研发计划项目(资助号:22375416D) 中国铁建股份有限公司科技重大专项(资助号:2019-A05) 石家庄铁道大学土木工程学院自主科研课题(资助号:TMXN2208) 

出 版 物：《工程地质学报》 (Journal of Engineering Geology)

年 卷 期：2023年第31卷第6期

页      码：2030-2040页

摘      要：页岩气、煤层气等非常规油气储层层理面较为发育,而不同地域层理面胶结程度具有差异性,揭示层理面强度对水力裂缝的影响机制,对理解水力压裂缝网形成演化具有重要意义。基于ABAQUS有限元软件,利用Python编程建立了含层理面的全局嵌入0厚度cohesive单元模型,基于该模型研究了层理面强度对水力裂缝扩展的影响,进一步结合MATLAB编程实现了压裂过程的声发射(AE)模拟,为精细化研究裂缝扩展过程提供了重要手段。通过分析数值模拟结果及声发射数据可知:水力裂缝的扩展路径由最大主应力和层理面共同决定,层理面强度决定了两者影响比重,层理面强度越弱,对水力裂缝的捕获能力则越强,裂缝扩展路径将由层理面主导,层理面强度适中时在层理面和地应力共同作用下可产生顺层-穿层交错复杂裂缝网络,压裂效果最佳。顺层破裂裂缝表现为低缝宽剪切裂缝,地应力作用下不易闭合,对支撑剂强度要求较低,穿层裂缝为大缝宽拉张裂缝,有利于支撑剂的运移填充。矿物非均质性可导致裂缝的非同步扩展,间接影响裂缝的复杂程度。水力压裂施工设计时可针对不同层理面强度储层,差异化压裂设计,从而实现非常规致密油气的高效开采。

主 题 词：黏性单元 水力压裂 层理面强度 MATLAB 声发射模拟 

学科分类：0820[工学-航空航天类] 08[工学] 082002[082002] 

核心收录：

D　O　I：10.13544/j.cnki.jeg.2022-0363

馆 藏 号：203125370...