| 水力压裂体积张开度-应力扰动本构关系及压裂效果调控 |
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| 引用本文： | 王利, 南亚坤, 许朔, 曹运兴, 田林, 张军胜, 石玢. 水力压裂体积张开度-应力扰动本构关系及压裂效果调控. 力学学报, 2024, 56(7): 2150-2163. doi: 10.6052/0459-1879-23-631 |
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| 作者姓名： | 王利 南亚坤 许朔 曹运兴 田林 张军胜 石玢 |
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| 作者单位： | *.河南理工大学土木工程学院, 河南焦作 454000;†.河南理工大学资源环境学院, 河南焦作 454000 |
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| 基金项目： | 国家自然科学基金 ( 12272126 );国家自然科学基金 ( 42230814 );河南省研究生精品教材项目 ( YJS2023JC05 ) |
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| 摘 要： | 
储层体积张开和应力扰动是水力压裂过程中相互伴生的力学行为. 前者创造了储层水力裂隙网络, 包括主裂缝和分支裂缝网络, 它们为游离气提供运移通道. 后者是储层基质骨架上的压应力增量, 包括主裂缝应力扰动和静水应力扰动, 它们通过在脆性储层产生剪胀扩容或在塑性储层产生塑性变形, 控制骨架基质吸附气的解吸和扩散通道.
二者共同决定水力压裂的工程效果. 为了进行压裂效果调控, 文章建立体积张开度-应力扰动本构关系, 包括体积张开度-应力扰动细观机理、数学表达式以及施加流体载荷的方法, 从而将水力压裂众多影响因素融入一个模型中. 水平井压裂实例表明, 该本构关系揭示了水力压裂和效果评价的各主要力学特征、机制和影响因素, 可以反映断裂传播机制(黏性-储存主导机制和黏性-滤失主导机制)、压裂液(水、液态CO2、超临界CO2和N2)以及流量对体积张开度和应力扰动的影响, 为建立压裂效果调控机制: 流体载荷-体积张开度-应力扰动-长效导流机制, 奠定了关键理论基础.
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| 关 键 词： | 水力压裂 体积张开度 应力扰动 本构关系 效果调控 |
| 收稿时间： | 2023-12-27 |
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