超临界CO2气爆致裂规律实验研究

针对我国低渗透性煤层增透困难的现状,研发了可控超临界二氧化碳气爆发生装 置,对不同强度的模拟煤体进行了不同温压条件下的超临界CO2气爆实验,结合孔内窥 镜观测和外观测量手段,对爆后宏观裂隙数目和长度等爆破响应信息进行统计分析。结 果表明:气爆裂纹起裂所需的最小爆破压力与介质的抗拉强度呈指数式增长的关系,主 要是固体材料在动力载荷作用下强度增大引起的;超临界二氧化碳气爆后产生宏观裂隙 的数目和累计长度与爆破压力满足Logistic函数关系,是裂隙面积超线性增加所消耗能 量也超线性增加的结果;超临界CO2对温压条件敏感,爆破有降温作用,是良好的物理 爆破原料,使用超临界二氧化碳作为爆破原料的爆破效果优于空气爆破效果。     

水力压裂诱发断层活化机理分析

我国油气储层中含有大量断层,水力压裂开采油气资源的同时易引起断层活化,进而引发地震。为研究水力压裂诱发断层活化机理,在裂缝尖端和附近储层应力状态研究基础上,结合滤失引起的孔隙压力变化规律,得出断层受拉活化和受剪活化条件。通过对断层活化条件进行解析研究,得出以下结论:断层与水力压裂裂缝尖端相遇时可被水力压裂裂缝尖端激活,首先裂缝尖端应力集中可使断层小范围内受拉或受剪破坏,然后压裂液进入断层使断层受拉张开,两阶段条件均满足时断层被激活,水力压裂裂缝转向断层扩展;水力压裂裂缝穿过断层后,随着压裂时间的累积,压裂液滤失使储层孔隙压力增大、有效应力减小,可引起断层剪切滑动;随着地应力差增大,断层倾角、粘聚力以及内摩擦角减小,断层剪切滑动所需的孔隙压力降低。