层状岩石断裂能各向异性对水力裂缝扩展路径影响研究

摘要：

作为一种横观各向同性材料,层状岩石在沿层理和垂直层理方向上其断裂能差异明显.基于能量分析方法,提出考虑断裂能各向异性的水力裂缝扩展路径判定准则,该准则在线弹性条件下可转化为断裂韧性、弹性参数和应力强度因子之比组合的三参数模型.通过包含该准则的Cohcsive有限元计算,讨论断裂能各向异性对层状岩石中水力裂缝扩展路径的影响.研究发现,断裂能各向异性是限制水力裂缝扩展的控制因素,且不同岩石存在垂直层理与沿层理2个方向断裂能比的极限值.当垂直层理和沿层理2个方向的断裂能比值小于该极限值时,裂缝穿层扩展;当这个比值在该极限值附近时,裂缝穿层伴有部分偏转扩展;当这个比值大于该极限值时,裂缝仅沿岩层界面扩展.研究结果对优选射孔位置和施工排量、提高压裂的增产效果具有参考意义.

关键词：岩石力学、层状岩石、路径判定准则、断裂能各向异性、裂缝扩展

所属期刊栏目：37

分类号：TU452(土力学、地基基础工程)

资助基金：国家自然科学基金;中国石油大学北京青年创新团队计划

在线出版日期：2018-12-14（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：2309-2318