A Fractal Perspective on Fracture Initiation and Propagation of Reservoir Rocks under Water and Nitrogen Fracturing-西安理工大学科技处

A Fractal Perspective on Fracture Initiation and Propagation of Reservoir Rocks under Water and Nitrogen Fracturing

来源：　时间：2022-06-27 　点击数：

期刊名称：Fractals-Complex Geometry Patterns and Scaling in Nature and Society

影响因子：3.665

作者：梁鑫，侯鹏，薛熠，杨小军，高峰，刘嘉

论文介绍：

本文主要研究了水力压裂下裂缝启裂扩展的分形效应，探究了裂纹分形维数对岩石破裂压力的影响。以煤、红砂岩和页岩为研究对象，开展了一系列水或氮气压裂实验，分析了压力-时间曲线、岩石破裂压力以及诱导裂纹宏-细观形貌的演化规律；提出了一个新的分形裂纹启裂准则用于预判岩石破裂压力，通过对比岩石破裂压力的理论值与实验值，验证了准则的有效性。进一步在考虑不同工程地质因素（如岩石初始渗透率、压裂液注射速率、压裂液粘度等）下，分析了岩石水力压裂和氮气压裂的差异性。研究结果表明：（1）氮气压裂可以降低岩石破裂压力，且诱导的裂纹更迂曲，分形维数也更大；（2）忽略诱导裂纹的分形效应会导致岩石破裂压力预测值偏大；（3）裂缝分形维数对岩石破裂压力的影响程度与岩石的初始渗透率、压裂液注射速率和粘度有关。本研究揭示出裂纹分形维数是水力压裂工程中不可忽视的重要因素，相应研究结果能为水力压裂方案优化设计提供理论指导。该成果发表在中科院SCI一区top期刊Fractals-Complex Geometry Patterns and Scaling in Nature and Society上。