流体注入诱发页岩断层失稳活化试验研究
刘建锋
赵呈星
代航宇
魏进兵
杨建雄
四川大学 水利水电学院,四川 成都 610065
摘要：为揭示四川盆地页岩气开采区地震事件频发诱因,采用MTS815 岩石力学系统设计和开展了流体注入诱发龙马溪页岩断层失稳活化试验,分析了页岩断层失稳活化的过程与特征,探讨了不同临界应力状态下页岩断层对流体注入的敏感性及法向应力、注水速率的影响,揭示了断层失稳活化前后的渗透率演变规律,讨论了流体注入激活断层机制及超压现象的触发成因.研究结果表明:临界应力状态、法向应力和注水速率变化会对断层的失稳活化产生影响.剪切应力越接近抗剪强度,断层对流体注入的敏感性越强,较低的流体压力即可诱发断层失稳活化;增大法向应力会降低断层对流体注入的敏感性,提高注水速率会增强其敏感性,两者的上升均会导致断层失稳活化更加剧烈.此外,断层失稳活化后的渗透率显著增加,这与瞬时剪切膨胀效应引起的有效水力孔径增大有关.流体超压现象主要源于断层面上流体压力的异质性分布,当沿断层长度方向已形成完整水力通道时,应优先考虑断层宽度方向上流体压力的异质性分布对流体超压现象的触发机制.本研究有助于揭示页岩气开采中流体注入诱发断层失稳活化机制,并为降低地震风险的工程措施设计提供理论参考和科学依据.
关键词：地震诱发水力压裂流体注入断层活化龙马溪页岩
分类号：TD32(矿山压力与支护)
资助基金：国家自然科学基金(U20A20266)国家自然科学基金(12302503)四川省科技计划资助项目(2024NSFSC0973)四川省科技计划资助项目(2024YFHZ0286)四川省科技计划资助项目(2023YFH0005)
论文发表日期：2025-02-27
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：14( 49-62 )
英文信息