砂砾岩水力裂缝延伸路径模拟研究

通过研究砾石尺度下水力裂缝的不规则延伸和压力波动的原因,优化砂砾岩储层的压裂设计及施工参数。将砂砾岩简化为由砾石、基质和界面3部分组成的复合介质,各部分具有不同的断裂韧性,并由断裂韧性得到判断裂缝延伸与停止延伸的指标——临界能量释放率。通过断裂力学理论与坐标变换,得到裂缝前沿处沿不同角度延伸的虚拟裂缝的应力强度因子和与之对应的能量释放率,裂缝延伸的优先方向即为最大能量释放率对应的方向,沿不同方向延伸的临界破裂压力可由能量释放率得到。通过编程模拟研究了包含不同粒径、含量和断裂韧性砾石的砂砾岩裂缝延伸规律与压力波动特点。模拟结果显示,砾石粒径、含量以及不同部分间断裂韧性的差异是导致砂砾岩裂缝不规则延伸或分叉及诱发施工压力波动的重要因素。