| 页岩气封存顶板变形破裂的机理与数值模拟 |
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| 引用本文： | 冯雪磊, 马凤山, 赵海军, 刘港, 郭捷. 2016: 页岩气封存顶板变形破裂的机理与数值模拟. 工程地质学报, 24(s1): 290-298. DOI: 10.13544/j.cnki.jeg.2016.s1.044 |
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| 作者姓名： | 冯雪磊 马凤山 赵海军 刘港 郭捷 |
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| 作者单位： | 1.中国科学院地质与地球物理研究所, 中国科学院页岩气与地质工程重点实验室 北京 100029;;2.中国科学院大学 北京 100049 |
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| 基金项目： | 中国科学院战略性先导科技专项（B类）（XDB10030602）,国家自然科学基金项目（41372325,41372323,41402280）资助 |
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| 摘 要： | 由于页岩气赋存机理的特殊性,页岩气成藏受保存条件及顶板类型的影响。封存顶板岩层对页岩气封盖影响极大。本文对页岩气藏封存顶板的破裂机理进行理论分析,并建立模型对顶板进行数值模拟。顶板岩层破裂与注水压力、岩石抗拉强度、地应力有关。封存顶板的破裂机理为压裂初始阶段,储层膨胀变形,封存顶板受压产生剪切裂纹,压裂液进入顶板,当注水压力小于最小主应力时,岩层发生剪切破裂,注水压力达到最小主应力和地应力之和时,岩石发生剪切破裂和张性破裂,裂缝增加并扩展,形成网状体系。数值模拟结果显示,压裂注水会在储层产生水力破坏区域,注水压力升高,水力破坏区域扩大并相互叠加影响,使得水力破坏集中于中间注水口的上部,当顶板岩层内部出现水力破坏区域时,岩石会发生破裂产生裂缝。在储层压裂的整个过程中,开始1h内,裂缝在储层内发展,顶板保持稳定,空隙水压力和变形很小,顶板岩层底部有少量裂纹。压裂2h,顶板底部裂缝增多,岩石空隙水压力上升,且顶板发生变形,中间变形最为明显。压裂3h,裂缝从顶板底部延伸到上部,岩层内部裂缝快速发育,空隙水压力持续升高,变形加大。数值模拟的结果与破裂机理的分析结果相吻合。
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| 关 键 词： | 封存顶板 破裂机理 数值模拟 |
| 收稿时间： | 2016-02-25 |
| 修稿时间： | 2016-05-20 |
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