不同层理倾角页岩Ⅰ型裂缝断裂表现实验研究

来源：石油科学通报杂志2019年第4期北京时间：

作者：马立科；曹函；张政；高强；骆中山

单位：中南大学地球科学与信息物理学院,长沙 410083;中南大学有色金属成矿预测与地质环境监测教育部重点实验室,长沙 410083

摘要：不同层理倾角页岩的Ⅰ型裂缝的断裂表现具有明显差异,进而影响其水力压裂裂缝扩展效果.本文基于页岩层理特性,采用中心切槽三点弯曲半圆盘实验方法探讨页岩天然层理面与Ⅰ型裂缝的夹角θ对其断裂韧性及破坏模式的影响.结果表明:试样的断裂韧性与夹角θ有良好的二次相关性;同时位移—压力的变化曲线显示,夹角θ的差异对加载过程中的峰值压力、位移和断裂类型有较大影响,其中夹角θ为45°和60°的试样在峰后压降阶段表现出延性断裂,而其它角度的试样则表现为脆性断裂;其次,断裂应变能随层理倾角的递增呈线性增长;不同夹角试样裂缝的断裂模式差异性主要表现为具有向层理面倾斜并贯穿的趋势.因此,开展页岩天然层理面与Ⅰ型裂缝的夹角对页岩的断裂韧性及破坏模式影响的研究,对水力压裂实施过程中技术参数的选取具有一定的理论指导意义,从而提升其压裂改造储层的增产效率.

关键词：页岩Ⅰ型裂缝,层理倾角,断裂韧性,断裂应变能,断裂模式