页岩毫米粗糙裂隙内支撑剂运移及裂隙损伤规律研究
唐伟1
翟成1
刘厅1
徐吉钊1
王宇1
余旭1
孙勇2
丛钰洲2
郑仰峰3
陈爱坤1
徐鹤翔1
来永帅1
皮呈健4
1.中国矿业大学安全工程学院,江苏徐州 2211162.中国矿业大学低碳能源与动力工程学院,江苏徐州 2211163.中国矿业大学碳中和研究院,江苏徐州 2210084.兖矿能源集团有限公司鲍店煤矿,山东济宁 273513
摘要：页岩储层压裂缝网中毫米裂隙是页岩气渗流的重要通道,探究毫米裂隙内支撑剂运移沉降特征及支撑剂沉降后对裂隙的支撑性能具有重要意义.基于计算流体力学与离散元、有限差分与离散元耦合方法,提出了一种综合探究支撑剂在裂隙内运移及其沉降后对裂隙支撑作用的数值研究思路.首先,通过轮廓扫描获得劈裂页岩裂隙面几何模型,建立了毫米开度裂隙内压裂液携带支撑剂运移的流固耦合数值模型,分析了不同参量下支撑剂的运移特征并获得支撑剂沉降分布;进一步,建立了毫米开度裂隙页岩数值模型,并将获得的支撑剂沉降分布导入页岩模型裂隙内,探究了应力作用下的裂隙开度演化、支撑剂受力特征以及裂隙面损伤规律.研究结果表明:支撑剂粒径越小、压裂液流速越大、压裂液黏度越高,越有利于支撑剂运移;应用混合粒径支撑剂时,大粒径支撑剂沉降会阻碍小粒径支撑剂运移,从而形成沉降区;主要承载应力的支撑剂占比较小且主要分布于裂隙面倾斜程度较高的位置;裂隙开度压缩量与裂隙面支撑剂覆盖率无明显对应关系,但受应力大小和支撑剂尺寸影响显著;应力作用下,支撑剂周围产生应力集中造成裂隙面发生拉伸和剪切破坏,拉伸破坏是裂隙面的主要损伤形式,且破坏体积随着支撑剂粒径的增加而增加.
关键词：支撑剂毫米粗糙裂隙运移沉降裂隙压缩裂隙损伤耦合数值模拟
分类号：TE37(油气田开发与开采)TD984(矿产资源的综合利用)
资助基金：国家重点研发计划(2020YFA0711800)中国博士后科学基金(2025M771795)
论文发表日期：2026-01-30
在线出版日期：2026-01-28（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：16( 148-163 )
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