【摘 要】
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目前世界上非常规能源越来越受重视,页岩气的开发也成为近几年的热点。我国的页岩气资源储量丰富,开采潜力巨大,但是页岩气的低孔低渗性决定了其开发必须采用水力压裂等增产措施。水力压裂井一般采用射孔完井作为完井方式,射孔弹穿过套管、水泥环和地层,形成连通井筒和产层的通道,为压裂作业提供支持。射孔作业不仅侵彻地层形成孔道,同时也对孔道周围的岩石造成一定程度的损伤,对压裂效果产生不可忽视的影响。近年来,国内外
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目前世界上非常规能源越来越受重视,页岩气的开发也成为近几年的热点。我国的页岩气资源储量丰富,开采潜力巨大,但是页岩气的低孔低渗性决定了其开发必须采用水力压裂等增产措施。水力压裂井一般采用射孔完井作为完井方式,射孔弹穿过套管、水泥环和地层,形成连通井筒和产层的通道,为压裂作业提供支持。射孔作业不仅侵彻地层形成孔道,同时也对孔道周围的岩石造成一定程度的损伤,对压裂效果产生不可忽视的影响。近年来,国内外学者针对射孔侵彻深度和孔道边缘压实区的研究已有不少,但是针对岩石孔道周围的损伤特征及裂纹分布却鲜有研究。为了深入研究射孔作业对其周围岩石的损伤特征,本文设计了水泥试样侵彻实验来模拟地下岩层的射孔作业,为了消除边界效应将水泥试样的直径扩大为400 mm,并基于有机玻璃与岩石在动载荷下相似的断裂力学性质,设计了有机玻璃板侵彻实验,与水泥试样侵彻实验进行对比分析。采用预制横剖面与纵剖面相结合的方法,探究射孔作业后围岩的损伤特征。研究结果表明,有边界约束时,水泥试样的损伤区域从孔道开始可以分为压实区、拉伸破坏严重区和拉伸破坏衰减区;孔道底部的损伤区域从孔道开始可以分为压实区、压剪破坏带、过渡破坏带和拉伸破坏带;试样受到的压剪破坏与拉伸破坏随着射孔深度的增加而减小;有机玻璃板与水泥试样在射流侵彻应力场下具有相似的损伤特征,水泥试样压实区尺度更大,径向拉伸裂纹数量更多,且最大径向裂纹数目的峰值位置距孔道中心更远。
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