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裂缝角度对碳酸盐岩应力敏感性影响研究

石化技术 2024年第2期31卷 158-160,154页

作者：曾韦李先军卢家孝张翼廖进张书玲捷贝通石油技术集团股份有限公司四川成都610015

通过实验研究了不同角度天然裂缝与人工裂缝对致密碳酸盐岩渗透率的应力敏感性的影响以及人工裂缝多次循环加压、降压对致密碳酸盐岩的渗透率应力敏感性的影响。研究表明,随着有效应力的增大,岩样渗透率先大幅度下降后小幅度下降直至趋... 详细信息

通过实验研究了不同角度天然裂缝与人工裂缝对致密碳酸盐岩渗透率的应力敏感性的影响以及人工裂缝多次循环加压、降压对致密碳酸盐岩的渗透率应力敏感性的影响。研究表明,随着有效应力的增大,岩样渗透率先大幅度下降后小幅度下降直至趋于稳定。所有岩样渗透率应力敏感程度随着裂缝角度的增大都有下降的趋势,人工裂缝岩样的渗透率应力敏感程度整体比天然裂缝发育岩样强。

关键词：碳酸盐岩裂缝角度渗透率应力敏感性鹰山组

页岩井最大产能设计下的水力裂缝角度计算——研究采用标准化裂缝设计原则，确定了水平井最大产能下对应的钻井轴线和水力压裂裂缝之间的夹角

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世界石油工业 2017年第1期24卷 44-49页

作者： Nadav Sorek Jose A. Moreno 得州农工大学

行业经验表明，平行于局部最小水平主应力方向钻井能够提高页岩气水平井的产能。本研究采用标准化裂缝设计原则，确定了水平井最大产能下对应的钻井轴线和水力压裂裂缝之间的夹角。研究发现，只要多级压裂水平井的压裂目标为同一改造页... 详细信息

行业经验表明，平行于局部最小水平主应力方向钻井能够提高页岩气水平井的产能。本研究采用标准化裂缝设计原则，确定了水平井最大产能下对应的钻井轴线和水力压裂裂缝之间的夹角。研究发现，只要多级压裂水平井的压裂目标为同一改造页岩体，最大产能下的裂缝角度不一定为90°，其大小取决于无量纲支撑剂数（由支撑剂总质量、泄油体积、裂缝和页岩渗透率决定）。研究还发现，裂缝角度越小，所需主裂缝数量越少。或者，当必须平行于租赁矿区边界方向（东西和南北向）钻井时，即便该方向与最小主应力方向不平行，也能够在给定支撑剂总体积的条件下确定最大产能下的裂缝间距。

关键词：页岩井标准化裂缝设计最大产能裂缝角度无量纲支撑剂数

裂缝诱导TTI双孔隙介质的纵波偏移成像研究

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物理学报 2014年第11期63卷 413-423页

作者：梁宝军东方地球物理公司大港物探处天津300280

将交错网格高阶有限差分纵横波分离的方法与逆时偏移成像方法相结合,给出了基于裂缝诱导TTI双孔隙介质模型的纵波逆时偏移成像算法,并对二维水平层状模型的数据进行偏移成像.结果表明,对于裂缝诱导TTI双孔隙介质模型,常规的基于各向同... 详细信息

将交错网格高阶有限差分纵横波分离的方法与逆时偏移成像方法相结合,给出了基于裂缝诱导TTI双孔隙介质模型的纵波逆时偏移成像算法,并对二维水平层状模型的数据进行偏移成像.结果表明,对于裂缝诱导TTI双孔隙介质模型,常规的基于各向同性背景孔隙岩石速度的偏移方法会导致成像结果出现过偏移现象.为研究裂缝参数对过偏移程度的影响,利用Christoffel方程,对裂缝诱导TTI双孔隙介质模型中的相速度公式进行了推导,并在此基础上,分析了裂缝角度和密度参数对介质纵波相速度及成像位置的影响.结果表明,在二维情况下,裂缝极化角增大会减小成像速度与真实速度之间的误差,从而使得成像结果逐渐接近储层的真实位置;而裂缝密度的增大则使得速度误差增大,导致成像结果与真实模型的偏差越来越大.

关键词：裂缝诱导TTI 裂缝角度裂缝密度逆时偏移

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中心裂缝对黏土无侧限抗压特性的影响

江西建材 2023年第2期 48-51页

作者：林友海深圳市建设综合勘察设计院有限公司福建福州350000

由于裂缝对黏土强度影响较大,文中考虑了不同裂缝长度、角度以及不同试样厚度,得到黏土无侧限抗压强度以及弹性模量变化趋势。试验结果表明:在裂缝角度为0~75°时,试样无侧限抗压强度和弹性模量随着裂缝角度增加而逐渐降低,当裂缝角度大... 详细信息

由于裂缝对黏土强度影响较大,文中考虑了不同裂缝长度、角度以及不同试样厚度,得到黏土无侧限抗压强度以及弹性模量变化趋势。试验结果表明:在裂缝角度为0~75°时,试样无侧限抗压强度和弹性模量随着裂缝角度增加而逐渐降低,当裂缝角度大于75°时,试样无侧限抗压强度和弹性模量逐渐增大。在裂缝角度较小的情况下,裂缝对强度的影响较小,但在裂缝角度较大的条件下(75°左右),裂缝对强度劣化作用明显;在裂缝角度相同的条件下,无侧限抗压强度和弹性模量随着裂缝长度增加而逐渐降低。裂缝长度对无侧限抗压强度和弹性模量有较大的影响,与裂缝角度相比劣化作用更明显。不同试样厚度的无侧限抗压强度与弹性模量均先增大后减小,厚度为4cm、6cm、8cm时强度指标相差较小,在试样为6cm时取得最大值,试样厚度小于6cm时,试样厚度对强度指标影响较大。

关键词：裂缝角度裂缝长度无侧限抗压强度弹性模量

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基于平板实验的水驱前缘研究

基于平板实验的水驱前缘研究

作者：宋金贺东北石油大学

学位级别：硕士

低渗透油田具有极大的开发价值,在当前油气资源供应紧张的形势下,对低渗透油田的开发己经成为世界范围内普遍重视的问题。低渗透油藏以小、微孔隙和细、微喉道为主,储层孔喉细小和比表面积大的特征造成了油藏中流体具有特殊的渗流规律,... 详细信息

低渗透油田具有极大的开发价值,在当前油气资源供应紧张的形势下,对低渗透油田的开发己经成为世界范围内普遍重视的问题。低渗透油藏以小、微孔隙和细、微喉道为主,储层孔喉细小和比表面积大的特征造成了油藏中流体具有特殊的渗流规律,使得其注水效果与中高渗透油藏有着明显不同。注入水朝哪个方向推进、主力注水方位如何、注水前缘位于何处这些问题都直接影响着储层开发效果,对平面剩余油充分的认识也成为了油田开发的亟需解决的问题。本文分为室内物模实验和数值模拟研究两个部分,其中物理模拟作为主要部分。本文对低渗透率的储层进行物理平板岩心实验模拟研究,实验包括两种驱替压差,两种驱替井网,三种渗透率下的水驱前缘的实验研究,最终得到两种驱替压差、两种驱替井网、三种渗透率的水驱前缘随着注入PV数的注入变化产生的不同情况下的水驱前缘。数值模拟部分是基于Petrel软件对该地层进行模拟,使用CMG数值模拟软件进行数值模拟计算,研究了在注入不同PV下水驱前缘的变化,以此来验证物理模拟实验的正确性。室内物模实验和数值模拟分析的结果进一步明确了低渗透储层下的水驱前缘的运动规律,提出了低渗透储层中水驱前缘位置随着注入PV数变化的经验公式。在低渗透储层水驱前缘位置与注入PV数的相关关系以及水驱前缘随着不同渗透率区间、驱替压差、裂缝角度等因素的变化规律,给现场提供了可靠的技术理论和建议。

关键词：低渗透储层平板岩心水驱前缘驱替压差裂缝角度数值模拟

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真三轴循环荷载下含裂缝砂岩能量和损伤分析

煤矿安全 2024年第5期 170-179页

作者：李喜员孙矩正秦佩周洋平顶山天安煤业股份有限公司中煤科工集团沈阳研究院有限公司

探究真三轴循环荷载作用下含裂缝砂岩能量演化有助于明确岩石损伤破坏规律。开展了真三轴循环加卸载试验，分析了吸收总能量、弹性能、耗散能和塑性变形能的演化特征，并建立岩石损伤评价模型，结合断裂面细观损伤特征，探讨了岩石损伤... 详细信息

探究真三轴循环荷载作用下含裂缝砂岩能量演化有助于明确岩石损伤破坏规律。开展了真三轴循环加卸载试验，分析了吸收总能量、弹性能、耗散能和塑性变形能的演化特征，并建立岩石损伤评价模型，结合断裂面细观损伤特征，探讨了岩石损伤破坏规律。结果表明：随着裂缝角度增大，试样强度越大，破坏时吸收总能量越大，分别为0.238、0.276、0.307、0.332 MJ/m3；试验时吸收总能量、弹性能、耗散能均逐渐增加，塑性变形能先减小后增大；通过滞回环能量和总耗散能量，建立岩石损伤破坏评价指标，两者评价结果一致，岩石损伤程度随加卸载进行呈非线性变化；试样破坏时经历循环加卸载次数越多，受挤压摩擦程度越高，断裂面细观形貌越复杂。

关键词：真三轴循环加卸载含裂缝砂岩能量演化裂缝角度岩石损伤

基于最大周向应力准则的滑塌式危岩稳定性分析

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吉林水利 2019年第10期 17-22页

作者：肖圣亮江西省铅山县水利局江西铅山334500

我国山地地形分布广泛,山体危岩崩塌是山区的主要地质灾害之一。为了研究不同裂缝角度、水平地震力和垂直地震力等因素对危岩体安全系数的影响规律,运用最大周向应力准则对贵州高原与四川盆地交接地带的赤水河深切"V"型河谷的某危岩体... 详细信息

我国山地地形分布广泛,山体危岩崩塌是山区的主要地质灾害之一。为了研究不同裂缝角度、水平地震力和垂直地震力等因素对危岩体安全系数的影响规律,运用最大周向应力准则对贵州高原与四川盆地交接地带的赤水河深切"V"型河谷的某危岩体进行稳定性分析,得出如下结论:危岩体安全系数随着裂缝角度的增大而减小,但在裂缝角度小于55°时,危岩体安全系数减小速度较快,裂缝角度大于55°时,安全系数减小速度较慢;危岩体安全系数随水平地震系数或垂直地震系数的增大而减小,且为线性减小趋势;水平地震力对危岩体的危害程度高于相等大小下的垂直地震力。

关键词：滑塌式危岩最大周向应力准则安全系数裂缝角度地震力

基于最大周向应力准则的滑塌式危岩稳定性分析

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江西水利科技 2019年第5期45卷 346-351,390页

作者：肖圣亮江西省铅山县水利局

我国山地地形分布广泛,山体危岩崩塌是山区的主要地质灾害之一.为了研究不同裂缝角度、水平地震力和垂直地震力等因素对危岩体安全系数的影响规律,运用最大周向应力准则对贵州高原与四川盆地交接地带的赤水河深切“V”型河谷的某危岩体... 详细信息

我国山地地形分布广泛,山体危岩崩塌是山区的主要地质灾害之一.为了研究不同裂缝角度、水平地震力和垂直地震力等因素对危岩体安全系数的影响规律,运用最大周向应力准则对贵州高原与四川盆地交接地带的赤水河深切“V”型河谷的某危岩体进行稳定性分析,得出如下结论:危岩体安全系数随着裂缝角度的增大而减小,但在裂缝角度小于55°时,危岩体安全系数减小速度较快,裂缝角度大于55°时,安全系数减小速度较慢;危岩体安全系数随水平地震系数或垂直地震系数的增大而减小,且为线性减小趋势;水平地震力对危岩体的危害程度高于相等大小下的垂直地震力.

关键词：滑塌式危岩最大周向应力准则安全系数裂缝角度地震力

地下水侵蚀、温度变化和初始损伤影响的岩石力学特性研究

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地下水侵蚀、温度变化和初始损伤影响的岩石力学特性研究

作者：代明星上海理工大学

学位级别：硕士

本文主要对地下水侵蚀、温度变化和初始损伤影响的岩石力学特性研究，并且推导出了关于不同裂缝角度的各应力分量解析式和裂缝尖端处最大剪应力的解析式。在实际工程中，考虑到岩石材料自身的组成成分很复杂，内部含有大量的微观和... 详细信息

本文主要对地下水侵蚀、温度变化和初始损伤影响的岩石力学特性研究，并且推导出了关于不同裂缝角度的各应力分量解析式和裂缝尖端处最大剪应力的解析式。在实际工程中，考虑到岩石材料自身的组成成分很复杂，内部含有大量的微观和宏观裂缝，而且常常处在多种恶劣环境下工作，所以分析自然环境对岩石力学性能的影响很有必要。比如地下污水的侵蚀、严寒地区的冻融循环作用和高温环境下的热胀作用都严重的影响着岩石的力学性能，再加上自身含有的初始损伤和内部无数多的微观和宏观裂缝，这些都是对岩石耐久性的严峻考验。考虑到以上因素，所以本文主要就以下四个方面的内容进行了研究：（1）本文通过用白水泥制作带0°、15°、30°、45°、60°和90°裂缝的试块来模拟实际岩石材料的裂缝。并且通过对不同裂缝角度的试块进行单轴压缩试验，得出了当裂缝角度在0°~45°变化时，随着岩石试块裂缝角度的增大，试块的破坏接近于剪切破坏，试块的强度随裂缝角度增大而减小。当倾角60°~90°变化时，随着岩石试块裂缝角度的增大，有少数试块出现拉张破坏。最终得出带45°角裂缝的岩石强度最小，所以实际工程中应特别注意45°的岩石裂缝。在此基础上应用平面应力问题的逆解法推导出岩石试块不同的裂缝角度的应力分量和最大剪应力解析式，为今后实际工程提供了理论基础。最后通过有限元软件ANSYS分析了带0°、15°、30°、45°、60°和90°裂缝的岩石试块在轴向压力作用下的剪应力和位移大小。（2）在实际工程中，岩石大多是含初始损伤的，分析含初始损伤岩石的力学性能有重要的工程意义。本文预先统计岩石试块的初始抗压强度，然后根据其抗压强度给岩石试块施加压力。分别施加了极限抗压强度的10%、30%、50%、70%、80%、90%，以形成不同的初始损伤。然后通过低温冻融试验和单轴压缩试验，将岩石在传统循环荷载作用后的损伤与低温冻融损伤进行比较，得出这两种损伤的异同点，建立了岩石材料在不同环境条件下的损伤表达式，研究了初始损伤对岩石冻融的影响，对今后估测含初始损伤岩石的冻融寿命有一定参考价值。（3）对于高放射性核废料的地下贮藏和遭受突发性高温（如火灾）作用后的岩石性质，人们还需要掌握不同高温、高压下及经历不同高温后的岩石物理力学变化，以便准确解决实际工程中岩石的力学性能。长期以来国内外学者针对岩石的低温冻融和高温高压下的基本物理力学参数的测定和破坏准则及岩石损伤机制等多方面都做了一定的研究，取得了一定的成果。但是实际工程中的岩石材料经常会同时受到高温作用和低温冻融破坏，在多种环境作用下的岩石损伤特性更加复杂和不确定，对岩石的耐久性和稳定性的影响更为严重。所以本文研究多种因素同时对岩石的影响更为重要。本文对20℃~900℃高温处理后的岩石材料进行冻融循环试验，得出了高温后岩石的力学性能随温度的升高而劣化，表现为随着受热温度的升高花岗岩的抗压强度降低，当温度小于300℃时变化不明显，但是当温度在300℃~400℃和500℃~600℃时岩石的力学性能很不稳定，峰值应力急剧下降，在实际工程中，岩石处在该温度区间内应特别注意其力学特性。（4）本文用四种不同浓度的硝酸溶液模拟实际工程中的工业废水，用400℃高温处理后的岩石模拟实际工程中的高放射性核废料中的岩石。通过花岗岩在0%、1%、3%、5%四种浓度硝酸溶液和高温共同作用的冻融腐蚀循环试验，研究了岩石质量、峰值应力和峰值应变随酸性溶液浓度变化的规律，发现岩石在多重因素作用下的冻融循环损伤更为严重。基于Rabtnov损伤力学的概念，得出损伤变量D变化曲线，揭示了花岗岩力学性能劣化与溶液浓度的关系，为今后冻融腐蚀循环条件下岩石力学性能的研究提供一定的试验数据和理论基础。本文依据试验研究成果，总结冻融循环、温度变化、初始损伤和裂缝角度等多种因素对岩石的损伤、变形、耐久性和破坏的规律。这一问题的研究对解决目前在建的各种岩石工程中出现的许多现实问题有重要指导作用。

关键词：冻融循环初始损伤酸性溶液高温岩石裂缝角度