砾石级配参数对砾岩力学性质和裂缝扩展规律的影响

来源：石油科学通报杂志2024年第5期北京时间：

作者：张婧茹；闫伟；王剑波；刘灵童；蒋庆平；冯永存

单位：中国石油大学(北京)油气资源与工程全国重点实验室,北京 102249%中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司,天津 300450%中国石油新疆油田分公司勘探开发研究院,克拉玛依 834099

摘要：砾岩储层结构特征差异显著,其中砾石的存在不仅导致砾岩的强非均质性,也对砾岩的力学性质和裂缝发育产生重要影响.目前,针对砾石不同粒径的组成对砾岩力学性质和裂缝发育的影响规律尚不清楚.本文引用土力学中级配的概念来表征砾石不同粒径的组成,并将曲率系数Cc和不均匀系数Cu作为级配参数对级配特征进行量化,建立了基于颗粒流PFC2D数值模拟软件的砾岩数值模型,根据应力—应变曲线、抗压强度、弹性模量和裂缝的发育状况,分析了砾石级配参数对砾岩力学性质和裂缝扩展规律的影响.结果表明:砾岩的抗压强度主要受不均匀系数Cu和砾石平均粒径的影响,抗压强度与Cu呈负相关关系.砾岩的弹性模量与砾石平均粒径相关.裂缝数目受曲率系数Cc和砾石平均粒径的影响,其中裂缝数目与Cc呈负相关关系.裂缝数目与裂缝的复杂程度呈正相关关系.研究结果为探究砾岩储层力学性质和裂缝扩展规律提供了新思路.

关键词：砾岩,砾石级配,力学性质,裂缝扩展,数值模拟