含层理页岩气藏水力压裂裂纹扩展规律解析分析

摘要：

页岩气蕴藏在页岩层中，页岩层的层理性构造使其水力压裂裂纹扩展与常规均质储层不同.为研究页岩储层水力压裂的裂纹扩展规律，基于复变函数保角变换，得出裂纹尖端应力集中解，考虑页岩非均质、强度各向异性特点，通过比较裂纹沿各方向扩展所需的裂缝尖端水压力，推导出水力压裂裂纹垂直于最小地应力方向稳定扩展过程中在斜交层理后的扩展判据.分别定义了水力压裂裂纹在层理处起裂和沿层理扩展的弱层和岩石基体临界强度比，根据两个临界强度比确定水力压裂裂纹遇层理时在层理处起裂和沿层理扩展的层理弱面强度范围，以此表示水力压裂裂纹转向层理扩展的难易程度.通过对裂纹扩展判据的分析得出：层理起裂弱层和岩石基体临界强度比随层理走向线与第一主应力夹角和层理倾角的减小以及第三主应力和岩石基体强度的增大而增大；层理走向角小于35.26?时，层理起裂弱层和岩石基体临界强度比随第一主应力的减小以及第二主应力的增大而增大；反之，层理起裂弱层和岩石基体临界强度比随第一主应力的减小以及第二主应力的增大而减小；层理扩展弱层和岩石基体临界强度比随层理走向线与第一主应力夹角、层理倾角和地应力差的减小以及岩石基体抗拉强度的增大而增大.层理起裂条件与层理扩展条件同时满足时，水力压裂裂纹转向层理方向扩展.

关键词：水力压裂、层理、裂纹扩展、复变函数、保角变换

所属期刊栏目：48

分类号：O39(应用力学)

资助基金：国家自然科学基金资助项目51574137

在线出版日期：2016-10-17（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：1229-1237