砂砾岩压缩破坏形态及影响因素分析

砂砾岩组成结构和力学特性复杂,研究砂砾岩压缩破坏有利于砂砾岩油藏高效开发。基于三轴压缩实验,建立考虑界面性质的砂砾岩压缩破坏数值模型,研究砂砾岩压缩破坏特征,分析围压、砾石粒径和分布、弱胶结界面及岩样尺寸等因素对砂砾岩压缩破坏的影响。结果表明:与砂岩相比,砂砾岩压缩破坏呈现不规则特性,宏观破坏面与轴向载荷夹角明显增加,甚至接近垂直。随围压增加,砂砾岩破坏面趋于规则;砾石粒径增大时,砂砾岩在砾石分布和弱胶结界面的影响下更易产生不规则破坏面。岩样尺寸较小时,砂砾岩的压缩破坏特征表现出尺寸效应,破坏面为复杂不规则形态;岩样直径为砾石粒径25倍时,破坏面整体规则,围压、砾石粒径和分布及弱胶结界面的影响减弱。该结果对砂砾岩储层钻井、储层改造裂缝形成具有参考意义。

砂砾岩循环注液水力裂缝扩展规律研究

循环注液作为一种新兴的水力压裂技术,在砂砾岩储层中应用前景广阔。为明确循环注液条件下砂砾岩水力裂缝扩展规律,基于真三轴水力压裂系统,对比砂砾岩在不同应力条件下的连续注液和循环注液后的水力裂缝扩展特征。研究结果表明:应力差和砂砾岩的结构特征是裂缝扩展的主要控制因素,循环注液能够显著提高砂砾岩压裂改造效果。连续注液时,随应力差的降低,裂缝扩展主控因素由应力差转为砾石和天然裂缝,易产生散射状多裂缝。起裂前循环注液对改造效果的提升存在局限性,仅能在低应力差条件下(6 MPa)降低砂砾岩的破裂压力,降低幅度约19%;起裂后循环注液对裂缝面施加的循环载荷,促进了砂砾岩的非均匀变形,强化了砾岩结构对裂缝扩展的影响,促使形成多分支裂缝。同时,起裂后循环注液可突破地应力条件限制,在高应力差(10 MPa)条件下仍能促进砂砾岩中多裂缝扩展。