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考虑有效应力系数影响下地应力变化对页岩裂缝扩展影响研究

张晨曦 唐慧莹 唐裕鑫 陈月 邓文斌

张晨曦, 唐慧莹, 唐裕鑫, 等, 2026. 考虑有效应力系数影响下地应力变化对页岩裂缝扩展影响研究. 地质力学学报. DOI: 10.12090/j.issn.1006-6616.2025145
引用本文: 张晨曦, 唐慧莹, 唐裕鑫, 等, 2026. 考虑有效应力系数影响下地应力变化对页岩裂缝扩展影响研究. 地质力学学报. DOI: 10.12090/j.issn.1006-6616.2025145
zhang Chenxi, Tang Huiying, Tang Yuxin, et al., 2026. Study on the influence of in-situ stress changes on shale fracture propagation considering the effect of effective stress coefficients. Journal of Geomechanics. DOI: 10.12090/j.issn.1006-6616.2025145
Citation: zhang Chenxi, Tang Huiying, Tang Yuxin, et al., 2026. Study on the influence of in-situ stress changes on shale fracture propagation considering the effect of effective stress coefficients. Journal of Geomechanics. DOI: 10.12090/j.issn.1006-6616.2025145

考虑有效应力系数影响下地应力变化对页岩裂缝扩展影响研究

doi: 10.12090/j.issn.1006-6616.2025145
基金项目: 井-射孔-缝协同密切割压裂三维非平面缝网竞争扩展机制研究,国家自然科学基金面上项目(52374043)

Study on the influence of in-situ stress changes on shale fracture propagation considering the effect of effective stress coefficients

  • 摘要: 页岩气水平井多段压裂裂缝形态受地层三向应力分布影响,单井应力剖面是预测压裂缝高的重要依据,有效应力系数(Biot系数)及纵向网格分辨率均会影响应力剖面解释结果,进而影响缝高预测的准确性。文章采用不同Biot系数(常值及随测井变化函数)与不同纵向网格分辨率计算应力剖面,模拟分析不同应力剖面下平面三维裂缝形态差异,系统总结Biot系数对应力剖面及裂缝形态的影响规律,并进行纵向网格分辨率及Biot解释方法优选。结果显示:随着Biot系数降低,地层应力纵剖面变化幅度增大,水力裂缝纵向扩展能力受到抑制;提高压裂模型纵向网格分辨率有助于减小应力极值影响范围,1 m纵向网格分辨率下模拟效率与精度达到较好平衡;采用经验公式及孔弹性模型计算Biot系数所得结果相近,与室内实验结果误差为3.68%~3.93%,能更好匹配不同层位应力试验结果,且模拟缝高相较于Biot常值更接近实际井缝高监测结果,与同井位直改平井微地震监测缝高误差为8.64%~9.94%。由初始地应力拟合效果及后续模拟缝高与监测结果匹配程度可以看出,选取合理的Biot系数能更真实预测地应力分布及裂缝扩展形态。通过深入讨论Biot系数及纵向网格分辨率对应力剖面及裂缝形态影响,可为后续页岩气井应力分布计算及压裂缝高预测提供参考。

     

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出版历程
  • 收稿日期:  2025-09-30
  • 修回日期:  2026-01-17
  • 录用日期:  2026-01-19
  • 预出版日期:  2026-01-19

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