一种模拟疏松砂岩裂缝扩展的新方法
当前,一般应用线弹性、脆性理论模拟裂缝在软岩石和疏松岩石中的扩展.过去的实验研究表明,疏松砂岩中裂缝的扩展与压裂液流变性和压裂液滤失息息相关,伴随有非弹性变形和剪切破坏,从而产生较高的净压力.这篇文章描述了一种模拟裂缝在疏松砂岩中扩展的新方法.传统表征裂缝扩展的方法是使用裂缝端部的应力强度因子,但是这种方法对于疏松砂岩并不适用.在我们的模型中,裂缝扩展准则并不是基于传统的应力强度因子.既模拟了拉伸破坏又模拟了剪切破坏,两者在裂缝扩展中均扮演重要角色.采用滤失模型精确地模拟了压裂液的滤失,这个滤失模型考虑了孔隙度和渗透率的降低,这种降低是由于注入的压裂液中含有微粒或者形成了滤饼.该模型预测了由于发生塑性剪切产生的明显升高的净压力.一般来说,在拉伸模型中裂缝端部会有一个塑性变形区,在较高的净压力下最终破裂导致裂缝扩展.在较低的压裂液效率下,剪切破坏是主要的岩石破坏机理.在拉伸模型中,如果压裂液效率低,裂缝基本不会扩展.但是,如果注入的压裂液中的微粒堵住裂缝或压裂液效率较高的情况下,也可以得到较长缝长的拉伸裂缝,缝端存在一个塑性变形区.因此,该模型表明,在不同的条件下,砂岩中会产生不同的裂缝.重要参数的敏感性研究结果和实验观察到的结果是一致的.该模型明显加深了我们对关键参数如压裂液注入速率、压裂液性质和裂缝扩展过程中砂岩力学性质影响的理解.希望该模型能够应用在疏松砂岩中的压裂充填设计和固体度弃物处理当中.
2013-02-22（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）
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