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不同层理红页岩微观孔隙结构表征: 2024年; 针对贵州地区红页岩巷道软弱易变形且维护困难等问题,仅靠传统岩石力学测试提供支护依据是不够的。因此,基于低温液氮吸附设备,研究了不同层理红页岩微观孔隙结构表征,确定了不同层理对于红页岩孔隙结构的影响程度。结果表明:(1)层理角度0°、30°、45°、60°、90°红页岩试样孔容范围在0.0101~0.0135 cm^(3)/g,红页岩BET比表面积较小,为3.27~6.06 m2/g。(2)不同层理角度红页岩低温氮气吸附-脱附曲线形状整体呈反“S”形,红页岩样品的吸脱附回线与“B”类型接近,说明红页岩孔隙形态主要是裂缝形。(3)红页岩氮气吸附平均孔径随层理角度的减小而不断变大,红页岩样品大多数孔隙体积为微孔体积,其次是过渡孔体积,中孔及大孔体积基本上没有发育。研究结果可为不同层理红页岩巷道支护设计提供参考依据。; 吴学武张吉民黄青荣; 关键词：孔隙

煤层层理对微波破煤增透效果的影响: 2024年; 层理作为一种典型的结构弱面普遍存在于煤层之中,煤层层理与煤基质之间的相对力学性能是决定层理发育煤层微波增透效果的关键。为此,采用自主研制的微波辐射试验装置,对层理面与加载方向之间夹角为0°、30°、45°、60°和90°的煤样开展了微波破煤试验,探究了不同层理方向煤样微观孔隙结构与细观裂隙的演化特征,揭示了微波辐射下层理对煤体孔裂隙结构的数量、尺度与连通性的影响规律;对比分析了微波辐射前、后不同层理方向煤体的气体渗透特性,阐明了煤体在煤层层理与微波破煤叠加影响下的渗透率变化规律,揭示了煤层层理对微波破煤增透的影响机制。结果表明:①煤层层理对微波破煤增透效果的影响显著,层理面与加载方向之间夹角越大,微波辐射下煤体的束缚孔减少幅度与连通性裂隙增长幅度也更大;与原煤样相比,微波辐射后不同层理方向煤样渗透率之间的数量级差异有效减小,渗透率各向异性弱化明显。②微波辐射下煤体中细观裂隙发育具有显著的层理效应,具体演化过程为:沿层理面原生裂隙扩展→新的沿层理面裂隙萌生→与层理面相交的裂隙扩展。③煤基质与层理面的介电损耗和传热性质差异,使得微波对煤体的热应力分布受制于层理面。当层理面与加载方向垂直或平行时,煤体以张拉破坏为主;当层理面与加载方向斜交时,煤体以剪切滑移破坏为主。; 朱健胡国忠许家林杨南王同辉王宏图秦伟

页岩平行/垂直层理剪切裂缝导流特性对比研究: 2024年; 在页岩气开采过程中,储层中的剪切裂缝作为重要的渗流通道,受页岩层理方向的影响,表现出不同的导流特性。为揭示层理对页岩剪切裂缝导流特性的具体影响,选取中国重庆涪陵地区龙马溪组页岩,制作平行层理与垂直层理2个方向的剪切裂缝,采用三维形貌扫描仪对裂缝表面进行表征,分析裂缝初始形貌与机械开度,采用煤岩三轴流变实验系统开展不同有效应力下的气体导流实验,分析裂缝导流特性。研究结果表明:垂直剪切裂缝表面具有较大的粗糙度、较大的开度分布标准差、较多的小开度裂缝(<200μm)等特征;在有效应力较低时(<8 MPa),垂直剪切裂缝的等效水力开度(17~100μm)高于平行剪切裂缝(22~66μm),此时垂直剪切的导流能力更强,随着有效应力的增加,平行剪切裂缝具有更强的导流能力;相较于平行剪切裂缝的临界雷诺数(4.2~8.5),垂直剪切裂缝的临界雷诺数(3.1~15.6)整体较大,在相同条件下更不易发生非线性流动,对裂缝的气体流态分析也表明垂直剪切裂缝中同时存在层流、过渡流和紊流,而平行剪切裂缝中只存在过渡流和紊流。; 卢义玉赵贵林汤积仁贾云中陈罗成其刘彦麟; 关键词：岩石力学剪切裂缝导流能力

苏里格气田多层理泥岩井壁坍塌机理分析: 2024年; 井壁失稳是制约苏里格气田泥岩地层低成本钻进长井段水平井的首要技术难题。在评价泥岩矿物组分、层理发育及力学特性的基础上,综合理论分析、实验评价以及数值仿真模拟等手段,研究了多层理泥岩在流体作用下的力学行为及破坏失稳特征。由于苏里格气田山西组泥岩层理和微裂缝的存在,岩石在钻井液侵入后将会发生强度劣化。泥岩弱面的导流能力远高于岩石基质,钻井液沿弱面渗透到地层中,会直接导致泥岩结构面强度的下降,易发生井壁坍塌。对苏里格气田实钻过程中的泥岩地层坍塌压力进行了计算,将井斜角、方位角和钻井液浸泡时间分别代入岩石力学参数劣化模型,给出了目的层段安全钻井液密度,对实现苏里格气田多层理泥岩井壁稳定和安全钻井具有重要的指导意义。; 衣方宇王琦杨杰朱子阳王昶皓庞皓安; 关键词：井壁失稳强度劣化

非常规沉积储层层理缝研究进展及趋势: 2024年; 【意义】沉积储层中普遍发育的层理缝是提高岩石整体渗透率、促进流体流动的关键,对非常规油气勘探开发的意义日益突显。【进展】国内外学者关于层理缝的特征及其与油气运移聚集的关系、识别与预测、成因机制和影响因素等方面进行了广泛的探究。研究结果表明:(1)层理缝具有高线密度、高水平渗透率特征,层理缝是否存在是影响非常规沉积储层油气大规模聚集的基本条件之一;(2)地震反演法、成像测井和常规测井识别法,以及裂缝相关主控因素预测法、地质参数建模及数值模拟预测法是目前识别与预测裂缝常用的方法,但仍存在精确度低、成本高、方法不成熟的局限性;扫描电镜、全自动矿物定量分析、纳米及微米CT扫描和数字岩心等技术的应用使层理缝的研究逐渐进入微观化、可视化和定量化水平;(3)层理缝的形成是沉积成岩、构造、超压和结晶应力等多种复杂因素共同作用的结果;(4)沉积岩和层理类型、岩石的矿物组成和TOC含量等是影响层理缝发育的主要内因;断层和褶皱发育程度、到断层核和褶皱轴的距离、地层埋深和抬升剥蚀强度等,是影响层理缝发育的主要外因。【结论与展望】目前对于不同类型沉积岩和层理形成层理缝的综合机制、不同类型层理缝的精细识别和量化预测模型的建立、层理缝与油气“运移”或“聚集”具体关系的确定等,尚缺乏全面、系统及定量化的研究。这些问题在一定程度上限制了裂缝型油气储层的勘探和开发进展,也是未来层理缝的重要研究方向。; 李子龙范昌育惠潇邓秀芹孙勃韩晓洁王爱国王刚; 关键词：主控因素

不同应力路径下层理煤体力学特性试验研究被引量：1: 2024年; 为探究不同应力路径下层理煤体力学特性和破坏特征,利用MTS816岩石力学试验系统对0°、30°、45°、60°和90°层理倾角煤样开展了常规三轴加载、增轴压卸围压和恒轴压卸围压应力路径下的力学试验,分析了应力路径和层理倾角对煤样强度、变形及破坏特征的影响规律。研究结果表明:(1)常规三轴加载条件下煤样在达到峰值强度前,应力-应变曲线呈近线性关系,达到峰值强度后,应力-应变曲线迅速跌落;增轴压卸围压条件下,随着卸荷比的增加,轴向应变增量比呈线性增加趋势,而环向应变增量比和体积应变增量比呈低速增长-急剧增长-平稳增长的三阶段变化特征;恒轴压卸围压条件下,轴向应变增量比、环向应变增量比和体积应变增量比均呈低速增长-急剧增长的两阶段变化特征。(2)随着层理倾角的增加,不同应力路径下煤样峰值强度和轴向峰值应变均呈先减小后增大的V型变化趋势,在0°时达到最大值,在60°时达到最小值。(3)随着卸荷比的增大,煤样变形模量先平缓后迅速劣化,泊松比先缓慢增加后呈指数形式增加,临界卸荷比随层理倾角的增大先增加后减小;当层理倾角相同时,增轴压卸围压条件下的临界卸荷比低于恒轴压卸围压。(4)常规三轴加载条件下煤样发生脆性剪切破坏,增轴压卸围压和恒轴压卸围压条件下煤样呈张拉-剪切混合破坏模式,当层理倾角为60°时,煤样主剪切破裂面角度与层理倾角几乎一致。; 范浩王磊王连国; 关键词：应力路径力学特性破坏特征卸荷比

层理煤的冲击破坏行为及其倾向性评价: 2024年; 冲击地压严重制约了深部煤炭资源的安全开采。从材料固有属性的角度,建立合理的冲击倾向性指标对评估冲击地压风险十分重要。鉴于层理结构对煤的力学行为存在显著影响,对不同层理角度煤样开展了单轴压缩实验和离散元数值模拟,分析层理角度对煤力学特性及其冲击破坏行为的影响。实验及数值模拟结果表明:随着层理角度增加,煤的强度、变形以及冲击破坏程度均先降低后升高;细观破裂模式逐渐由剪切主导演变为张拉主导。指出冲击地压是一个动态断裂问题,能量释放速率高于动态断裂的能量需求是动能产生的原因。据此,基于实验结果提出真实能量释放速率RERR这一新指标作为冲击倾向性判据。RERR考虑了峰后能量对冲击地压的贡献以及破坏的时间效应,反映了动态断裂阶段能量释放的剧烈程度。结合实际破坏情况(声响、弹射)和传统指标(单轴抗压强度USC、弹性能量指数WET、冲击能量指数KE和动态破坏时间DT)的评估结果,全面分析了不同层理角度煤的冲击倾向性,发现真实能量释放速率RERR与传统指标呈高度线性关系,验证了真实能量释放速率RERR的合理性和有效性。最后,建立了基于真实能量释放速率RERR的冲击倾向性等级划分标准。; 李红儒何满潮何满潮乔亚飞; 关键词：采矿工程离散元

岩心-测井-地震信息二步匹配预测页岩储层层理缝: 2024年; 页岩油勘探开发突破的关键在于储层层理缝的表征及预测,其成因机制的复杂性和影响因素的多样性致使预测技术遭遇瓶颈。在岩心和薄片尺度(mm级)层理缝识别、电阻率成像和常规测井尺度(m级)层理缝评价的基础上,发现吉木萨尔凹陷芦草沟组上甜点段层理缝在白云岩储层中最发育,其次为白云质粉砂岩、泥质粉砂岩,且多发在致密储层分布区,与储层基质孔隙度具有负相关性。结合三维地震数据预测的岩性分布及反演的孔隙度分布,利用井-震信息尺度匹配技术,探索了岩心“点”、测井“线”、地震“面”递次推进的页岩储层层理缝预测技术,融合了岩心识别准确、测井曲线纵向分辨率高、三维地震数据横向连续性强的显著优势。在吉木萨尔凹陷芦草沟组27口井上甜点段进行验证,预测平均相对误差为8%,应用效果良好。该技术的应用可为吉木萨尔凹陷芦草沟组页岩油勘探开发提供有力支撑,对其他盆地页岩油储层评价亦具有重要的借鉴意义。; 李嘉成田刚王俊超张腾佟亮; 关键词：吉木萨尔凹陷页岩油主控因素

真三轴煤层钻孔承载破坏层理效应试验研究: 2024年; 为探究层理对真三轴环境下煤层钻孔动态破坏特征影响,采用煤岩体单面可视真三轴试验仪器开展含层理煤层钻孔承载破坏试验,并结合数字图像相关和声发射分析方法进行研究。研究结果表明:试样破坏经历3个阶段,阶段Ⅰ,分析区域边缘剪切应变集中,孔壁破裂伴随煤颗粒弹射,声发射累计事件数和能量活跃性较低;阶段Ⅱ,孔周剪切应变场呈蝴蝶形状分布特征,孔壁两侧煤碎片弹射、煤块剥落,呈“V”形破坏,声发射累计事件数和能量活跃性较高;阶段Ⅲ,试样层理处剪切应变集中,出现宏观剪切裂纹,呈拱形分布特征,声发射累计事件数和能量活跃性强烈。研究结果对钻孔卸压机制研究具有参考意义。; 李笑笑马衍坤; 关键词：钻孔卸压层理

层理影响下裂缝三维垂向扩展模式数值模拟: 2024年; 新疆某区块储层具有非均质性强、天然层理面发育和应力分布不均匀等特点,含层理面储层在复杂应力条件下裂缝垂向扩展模式显著影响穿层压裂效果。基于有限元方法和内聚力模型,建立了含层理面的三维流固全耦合数值模型,系统研究了不同应力组合和层理面影响下水力裂缝垂向扩展形态,明确了含层理储层裂缝穿层扩展模式,形成了复杂应力组合下裂缝穿层形态预测图版。模型模拟结果与已发表物模实验结果一致,验证了模型的可靠性。研究结果表明:垂向应力越小,裂缝越容易激活层理面,当垂向应力小于18 MPa时,裂缝沿着层理面扩展;水平应力差越大,裂缝受到层理面的阻碍作用越大,水平应力差大于3 MPa时,裂缝更容易被层理面捕获而沿着层理面扩展;层理面抗拉强度越大,裂缝更倾向于贯穿层理面扩展。研究结果可为层状储层穿层压裂设计提供理论指导。; 王博王乾任周航张荔解子祺; 关键词：非均质储层水力压裂裂缝数值模拟

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