预制横缝条件下水力裂缝的起裂和扩展

作     者：王磊 杨春和 侯振坤 郭印同 魏元龙 蒋廷学 WANG Lei;YANG Chun-he;HOU Zhen-kun;GUO Yin-tong;WEI Yuan-long;JIANG Ting-xue;Institute of Rock and Soil Mechanics, Chinese Academy of Sciences Wuhan;State Key Laboratory for Coal Mine Disaster Dynamics and Control, Chongqing University;Sinopec Research Institute of Petroleum Engineering, China Petroleum and chemical Co.

作者机构：中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室湖北武汉430071 重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室重庆400044 中国石油化工股份有限公司石油工程技术研究院北京100101 

基　　金：国家自然科学基金(No.51574218) 中国科学院战略性先导科技专项(B类)子课题名称(No.XDB10040202) 中国石化科技攻关项目(No.P14091) 国家高技术研究发展计划("863")项目(No.2013AA064800)~~ 

出 版 物：《岩土力学》 (Rock and Soil Mechanics)

年 卷 期：2016年第37卷第S1期

页      码：88-94页

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。

主 题 词：水平井 水力压裂 天然裂缝 横向裂缝 裂缝起裂 裂缝扩展 起裂净压力 

学科分类：0820[工学-航空航天类] 08[工学] 0818[工学-交通运输类] 0815[工学-矿业类] 0903[农学-动物生产类] 0813[工学-化工与制药类] 0901[农学-植物生产类] 0814[工学-地质类] 082002[082002] 

核心收录：

D　O　I：10.16285/j.rsm.2016.S1.011

馆 藏 号：203177570...