一种页岩地层水力压裂裂缝剪切滑移量的计算方法

摘要

本发明公开了一种页岩地层水力压裂裂缝剪切滑移量的计算方法，依次包括以下步骤：(A)计算页岩的剪切应变模量K和Kolosov常数κ；(B)计算水力裂缝壁面所受的正应力σ_n和剪应力τ；(C)基于裂缝中流体的压力以及步骤(B)的计算结果，判断水力裂缝是否存在剪切滑移量；(D)基于步骤(C)的判断结果，对裂缝的剪切滑移量进行计算。本发明根据地层岩石的破坏形式，判断压裂过程中形成的水力裂缝是否存在剪切滑移量，以此为基础，在给定的裂缝长度、角度、摩擦系数以及页岩地层岩石力学参数的前提下，计算裂缝不同位置处的剪切滑移量，原理可靠，操作简单，为页岩地层水力压裂施工参数优化提供了重要的指导依据。

主权项

一种页岩地层水力压裂裂缝剪切滑移量的计算方法，依次包括以下步骤：(A)计算页岩的剪切应变模量K和Kolosov常数κ；(B)计算水力裂缝壁面所受的正应力σ_n和剪应力τ；(C)基于裂缝中流体的压力以及步骤(B)的计算结果，判断水力裂缝是否存在剪切滑移量：水力裂缝未发生剪切滑移；时，水力裂缝发生剪切滑移；其中：σ_n—裂缝壁面所受的正应力，MPa，P—裂缝内流体压力，MPa，τ₀—岩石内聚力，MPa，K_f—裂缝面的摩擦系数，无因次，τ—裂缝所受的剪应力，MPa；(D)基于步骤(C)的判断结果，对裂缝的剪切滑移量进行计算：当裂缝未发生剪切滑移时，裂缝的剪切滑移量为零；当裂缝发生剪切滑移时，其剪切滑移量可采用以下公式计算：$\Delta u\left(x\right)=\frac{\kappa +1}{2K}a[{\tau }_0-K_f({\sigma }_n-P)]\sqrt{1-{(x/a)}^2}$式中：x—裂缝面上任意一点到裂缝中心的距离，m，Δu(x)—距裂缝中心x处的剪切滑移量，m，a—裂缝长度，m，K_f—裂缝面的摩擦系数，无因次，K—岩石的剪切应变模量，MPa，κ—Kolosov常数，无因次，τ₀—岩石内聚力，MPa，σ_n—裂缝壁面所受的正应力，MPa，P—裂缝内流体压力，MPa。