不同巖性巖石中的水力壓裂與裂縫擴展規律研究

作者：侯振坤,程漢列,孫書偉,陳軍,齊殿慶,劉志波

摘要：本文采用真三軸物理模型試驗機針對不同巖石巖石,開展了大尺度真三軸水平井水力壓裂物理模擬實驗,通過裂縫的動態監測、在裂液中添加示蹤劑以及壓裂后剖切等方式,對比分析了頁巖、介殼灰巖和致密砂巖的裂縫擴展規律,探討了影響水力裂縫擴展和影響裂縫網絡形成的主要因素,得到如下結論:(1)頁巖儲層的體積改造效果是最好的,改造體積也是最大,壓裂過程中形成了多裂縫、裂縫網絡;致密砂巖壓裂后單一裂縫居多,裂縫面邊界為弧形,面積僅占試樣平面的25%-50%;介殼灰巖壓裂后,裂縫復雜程度介于頁巖和致密砂巖之間,但未形成裂縫網絡;(2)脆性控制形成裂縫面的面積,高脆性巖石水力裂縫擴展面積大,易于形成復雜裂縫;斷裂韌性主要控制裂縫的起裂和擴展的難易程度,儲層斷裂韌性越小,水力裂縫越容易向前擴展,反之擴展阻力越大;(3)層里面大量存在且相對于基質體足夠弱時才有可能形成復雜的裂縫網絡;(4)水平地應力差對裂縫擴展方向具有一定的控制作用,不同巖性巖石具有不同的水平地應力差閾值;(5)低黏度使壓裂液更容易、低排量使壓裂液有足夠的時間進入微裂縫、微孔隙,從而增加裂縫的復雜程度;排量對高脆性巖石的影響力度比低脆性巖石大。

發文機構：廣州市建筑科學研究院有限公司 恒泰艾普集團股份有限公司 中國礦業大學（北京）能源與礦業學院 中國石油華北油田分公司第四采油廠

關鍵詞：頁巖介殼灰巖致密砂巖水力壓裂裂縫擴展巖石力學shalelimestonesandstone:hydraulic fracturingcrack propagationrock mechanics

分類號： P618.13[天文地球—礦床學][天文地球—地質學]