甲烷/氧气燃爆下页岩应力波衰减及损伤规律研究

罗宁; 柴亚博; 李鹏龙; 杨梦迪; 杨忠州; 廖禹成; 曹小龙; 张浩浩

doi:10.19606/j.cnki.jmst.2024902

矿业科学学报 ›› 2024, Vol. 9 ›› Issue (06) : 858 -869. DOI: 10.19606/j.cnki.jmst.2024902

甲烷/氧气燃爆下页岩应力波衰减及损伤规律研究

罗宁, 柴亚博, 李鹏龙, 杨梦迪, 杨忠州, 廖禹成, 曹小龙, 张浩浩

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摘要

基于甲烷原位燃爆压裂页岩试验获得燃爆关键参数(燃爆压力、燃爆速度、峰值升压时间)的变化规律，通过无量纲分析得到页岩储层应力波衰减规律，结合有限元软件ANSYS/LS-DYNA建立不同工况模型，分析燃爆对页岩产生的裂缝条数以及页岩损伤演化等规律。结果表明，甲烷与氧气发生燃爆时的压力约为初始压力的30倍，峰值升压时间为85μs;页岩储层内应力波峰值应力与比距离之间为指数关系；提高加载速率可以在燃爆孔周边形成多条裂缝；与裸眼完井相比，套管的存在使井壁附近压力变小，沿着初始裂缝方向出现Ⅰ型裂纹扩展，扩展后的射孔长度增加47%。