<储层地质力学>岩石抗拉强度详解
本节课程Zoback教授讲解了岩石的抗拉强度,抗拉强度是水力压裂作业中裂缝扩展研究中的重要参数。不同岩性抗压强度、抗拉强度分布条形图如下图所示,虽然抗压强度和抗拉强度的分布范围很广,但是抗拉强度明显低于抗压强度,仅为抗压强度的十分之一,且当岩石内存在裂隙时,抗拉强度可能不足1MPa。
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认识岩石的抗拉强度,主要是为了研究地层裂缝扩展特征,井周缝网的形成有助于地下化石能源的采出。因为没有有效的检测手段,对于水力压裂裂缝的形态一直存在很大争议。
如上图所示,Zoback开展了不同应力环境下,裂缝形态的研究;在深部地层,上覆岩层压力较大,一般水平地应力为最小应力,沿水平最大主应力方向,产生垂直于最小主应力的垂直裂缝。在浅部地层,上覆岩层压力为最小主应力,通常产生水平裂缝,室内实验也证实了这一理论的正确性。
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Zoback教授还研究了裂缝的扩展压力,如上图所示,当地层内裂纹的长度达到1m以后,对于非常坚硬的岩石来说,裂缝内压力与最小主应力的差值仅需50psi,既会导致裂纹的继续扩展;对于强度很低的岩石来说,裂缝内压力与最小主应力的差值仅需25psi,既会导致裂纹的继续扩展。可见,裂缝的扩展主要与最小应力的值有关,50psi转为MPa,是可以忽略的,裂缝扩展压力基本上与岩石的强度无关。
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那么当扩展的裂纹遇到地层内已存在的裂纹时,是直接穿过现有裂纹,继续延伸,还是沿已存在的裂纹开始扩展呢?课程中给出了详细的答案,需要了解的读者可自行观看。
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首次发布时间:2024-05-07
最近编辑:9月前