高压水射流冲击作用下煤-砂岩-页岩损伤破裂特征

摘要：

高压水射流技术作为一种高效开采油气资源的方法已广泛应用于资源开采领域,考虑到高压水射流冲击下非常规油气储层岩破坏特征的不同,以具有代表性的煤、砂岩、页岩为研究对象,开展水射流破岩试验,采用扫描电子显微镜、CT和核磁共振技术分析煤岩破坏形式、微观破坏形貌和孔隙结构变化.结果 表明,在相同试验参数条件下,高压水射流冲击下三种岩体破坏特征具有明显差别,在破坏模式上冲蚀后煤体以水楔作用主导的纵向劈裂为主,砂岩以射流的剥蚀破坏主导的"纺锤形"破碎坑为主,而页岩以应力波和水楔作用造成的浅部横向环状裂纹及底部的纵向劈裂破坏为主.损伤程度上,煤体不同深度截面损伤度在10％以内波动,砂岩仅破碎坑处具有微弱损伤,页岩浅部损伤严重,最大可达70％.冲蚀前后的孔隙检测表明,冲蚀后煤体内大孔是冲蚀前的8倍,冲蚀后砂岩内部微孔大量转化为中孔,页岩内部大孔显著增加约为冲蚀前的300倍.冲蚀后的微观断裂机制表现出,煤体表面留有晶体断裂痕迹;砂岩冲蚀面岩石碎屑大量减少,留有大量孔隙;页岩冲蚀面上可见整齐晶体拉伸断裂痕迹.研究结果可为水射流提高非常规天然气储层岩破碎效率提供理论指导.

关键词：高压水射流、非常规油气储层、损伤破坏、微观断裂、孔隙

所属期刊栏目：40

分类号：TH212;TH213.3(起重机械与运输机械)

资助基金：国家自然科学基金;国家自然科学基金;中央高校基本科研业务费专项;中央高校基本科研业务费专项

在线出版日期：2021-07-21（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：174-181,209