不同燃爆载荷作用下页岩破裂特性及孔裂隙结构改性规律
翟成1
王宇1
刘厅2
徐吉钊1
唐伟1
罗宁3
1.中国矿业大学安全工程学院,江苏徐州 221116;煤矿瓦斯治理国家工程研究中心,江苏徐州 2211162.中国矿业大学安全工程学院,江苏徐州 221116;煤矿瓦斯与火灾防治教育部重点实验室,江苏徐州 2211163.中国矿业大学力学与土木工程学院,江苏徐州 221116
摘要：页岩储层甲烷原位燃爆压裂是一项新型无水压裂技术,不同燃爆载荷下井周的破裂特性及孔隙结构改性规律尚不明确,无法为关键工艺参数的确定提供依据.自主搭建耐压100 MPa燃爆管道,对φ55 mm×55 mm筛管完井页岩试样进行不同燃爆载荷的冲击压裂实验,实验过程中采集爆炸压力-时程曲线,取样表征页岩破裂形态随燃爆载荷的变化规律,通过典型裂缝面分析燃爆压裂致裂机理,通过φ1000mm×1000mm 页岩相似材料燃爆压裂实验,阐明燃爆载荷压裂储层的主控因素,基于压汞法表征不同燃爆载荷下页岩孔裂隙结构的演化规律,主要结论如下:①提升燃爆混合气体的初始压力能够显著提升燃爆峰值载荷和压力上升倍数,增强燃爆威力;②随着燃爆载荷的提高,井周由单一主裂缝转变为多条径向裂缝协同起裂,但燃爆载荷过大容易在井周产生粉碎性破坏,本研究中最佳爆炸压力为71 MPa;③燃爆冲击波和爆轰产物气楔扩缝效应是导致裂缝起裂-扩展的主控因素,燃爆压裂有利于构建粉碎区范围小、裂隙区范围大的裂缝体系;④燃爆冲击波主导页岩大孔和微裂隙体积随燃爆载荷升高而显著提升,动态冲击和高温热效应的双重控制机制导致微孔呈先降低后升高的变化规律.本研究通过实验室及大尺度燃爆压裂实验阐明了燃爆载荷对井周储层破裂特性和孔裂隙结构改性的控制机制.
关键词：页岩气储层甲烷原位燃爆压裂爆炸冲击破裂特性孔裂隙结构
分类号：TE357(油气田开发与开采)
资助基金：国家重点研发计划(2020YFA0711800)江苏省研究生科研创新计划资助项目(KYCX23_2845)国家自然科学基金(12072363)
论文发表日期：2023-12-28
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：15( 4269-4283 )
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