煤炭科学技术

作者：杜涛涛, 鞠文君, 卢志国, 潘俊锋, 夏永学, 闫瑞兵,

关键词：水力压裂, 压裂裂缝, 力学特性, 劣化规律, 折减系数,

岩石水力压裂力学性质劣化程度准确测定是水力压裂卸压机理揭示和压裂效果评估的基础，为揭示岩石水力压裂力学特性劣化规律，分别设计了真三轴水力压裂物模试验和岩石力学测试试验2个阶段方案，利用CT扫描重构裂缝三维形态，通过真三轴水力压裂物模试验，制备含水力压裂裂缝的岩石试件；对制备的含水力压裂裂缝的岩石试件开展了岩石力学性质单轴、三轴压缩试验和巴西劈裂试验。结果表明：刻槽能够有效降低裂缝破裂压力，增大槽的宽度，有利于提高裂缝起裂概率，但槽间距太小，裂缝易合并；压裂液黏度越高，泵注压力起压越快，裂缝破裂压力越高；排量越低，液体滤失所占比例越大，裂缝破裂压力越小，排量升高后，裂缝起裂压力显著增大，起裂所需时间越短。水力压裂后，岩石内摩擦角、黏聚力、抗拉强度的折减系数分别为0.896、0.996、0.295；得到了弹性模量折减系数关系式，随围压增大，2种试样弹性模量均呈增大趋势，且增长速率逐渐减缓，而折减系数随围压增大呈降低趋势，但降低速率减缓；试样抗拉强度压裂后降幅为70.49%，降低量达压裂后试样的2.39倍，试样抗拉强度显著降低，表明压裂使试样内部产生裂隙，发生损伤，压裂前后标准差增大1.87倍，表明压裂过程使试样内部产生大量非均匀分布裂隙，微裂隙数量及分布特征存在较大差异，造成试样力学性能差异较大。

来源：2025年第10期

《煤炭科学技术》期刊编辑部

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