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硬脆性页岩断裂韧性二维数值模拟研究

2019-05-21张景轩刘向君梁利喜

复杂油气藏 2019年1期

张景轩,范 晓,陈 波,刘向君,梁利喜,熊 健

(1.西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室,四川 成都 610500;2.东方地球物理公司物探技术研究中心成都分中心,四川 成都 610000)

页岩储层作为页岩气赋存的场所,具有自生自储的特点,储层特征表现为极低孔、极低渗。页岩气资源的高效开发需要水平井钻井、分段压裂改造等一系列关键技术[1]。压裂过程中裂缝起裂和延伸受页岩断裂韧性的影响,当裂缝尖端应力强度因子超过页岩断裂韧性值时,裂缝开始扩展[2]。因此,研究页岩断裂韧性及其影响因素对评价页岩储层可压性有重要意义。

目前,针对岩石断裂韧性研究,主要采用室内试验测试和数值模拟方法[3-5]。衡帅[6]开展切口与层理呈不同方位的圆柱形试样三点弯曲试验,研究页岩断裂韧性的各向异性特征,并揭示其断裂机制的各向异性。Atkinson等[7]通过直缝巴西圆盘实验法(SNBD)测量断裂韧性,并给出了I型和II型断裂韧性计算公式。崔振东等[8]采用人字形切槽巴西圆盘法(CCNBD),研究泥质砂岩的断裂力学特性,讨论了该试样类型的有效尺寸和断裂机制。张盛等[9]分别以5种不同形状的圆盘试件测定了大理岩断裂韧度,提出了用每种圆盘确定断裂韧度的公式。由此可见,室内测试岩石断裂韧性的方法较多,但众多方法都有各自的适应性。国际岩石力学学会(ISRM)推荐人字形切槽巴西圆盘法为岩石断裂韧性的测试方法[10-11]。因为该方法的制样简单,测试结果离散度较低,结果可靠。……

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