暂堵颗粒在水力裂缝中的封堵行为特征

采用可视化水力裂缝内暂堵实验装置,开展了不同携带液排量、黏度条件下,不同粒径、不同浓度的暂堵颗粒在水力裂缝中的封堵实验,分析了暂堵颗粒在水力裂缝中的封堵行为特征。研究结果表明:(1)携带黏度越大、排量越大,封堵层形成难度越大;暂堵颗粒粒径越大、浓度越大,封堵层形成难度越小。(2)当粒径缝宽比(暂堵颗粒粒径与裂缝宽度的比值)为0.45时,封堵层的形成主要受暂堵颗粒质量浓度、携带液黏度控制,暂堵颗粒质量浓度小于20 kg/m^(3)或携带液黏度大于3 mPa·s时难以形成稳定的封堵层;当粒径缝宽比为0.60时,封堵层的形成主要受暂堵颗粒质量浓度控制,暂堵颗粒浓质量度小于10 kg/m^(3)时难以形成稳定的封堵层;当粒径缝宽比为0.75时,封堵层形成与否基本不受其他参数的影响,实验条件范围内均能形成稳定的封堵层。(3)封堵层的形成过程包括2个阶段和4种模式,影响封堵层形成模式的主控因素为粒径缝宽比、携带液排量、携带液黏度。

基于三点弯曲半圆盘法测定页岩断裂韧性的标准化

近年来,随着深层页岩气开发取得战略性突破,深层页岩难以形成复杂缝网的问题引起了广泛的关注,而断裂韧性则是判断复杂缝网中裂缝起裂和延伸的关键力学参数。尽管目前对于断裂韧性的测试方法有很多种,但是由于缺乏统一的标准测试方法以及页岩自身的层理特性,导致采用不同方法所测得的结果却难以比较,给石油工程设计人员使用断裂韧性相关参数带来了不便。为此,通过借鉴国际岩石力学学会推荐的岩石断裂韧性测试方法——三点弯曲半圆盘法,从实验方法的可行性、实验参数的规范化以及方法的可靠性等方面开展了研究,形成了一套标准化的页岩断裂韧性测试方法。研究结果表明:①三点弯曲半圆盘法适用于页岩断裂韧性测试;②采用直径50 mm半圆盘、0.1 mm/min加载速率及40 mm跨距能获取更加准确的断裂韧性值;③所形成方法的单次测量偏差仅为0.133 MPa·m^(0.5),说明较之于其他测试方法,前者在测量准确度方面具有较大的优势。结论认为,该方法测试的页岩断裂韧性值离散程度小、可靠性高,能够提高实验数据的质量及实验效率;该标准化测试方法具有尽快推广的必要,以更好地指导页岩压裂工程设计,有助于实现深层页岩气的高效开发。