页岩气翻译

双面剪切测试状态下的Montney页岩剪切特性
摘要：
在水力压裂过程中或水力压裂之后可能会诱导剪切破坏而不是拉伸破坏，这在页岩气施工中是很重要的，它会影响破裂模式和原始地应力评估。

因此，对于页岩的材料特性和压裂施工过程的数值模拟来说，通过实验的方式获得其岩土力学参数是很有必要的。

该文章中，在Montney页岩样本上做了四个双面剪切实验，用以理解其在不同的载荷状态下的特性和测量其裂缝强度参数。

实验过程中观察到样本的剪切面通过页理面和岩石材料。

当裂缝相对于正应力倾斜接近90℃，样本不一定沿着裂缝剪切。

但是很多特性在页岩的最终失效模式中起着重要的作用，比如应力状态、裂缝面状态、缝间距、岩石材料等。

结果表明，内聚力为2兆帕，最大摩擦角是40°。

结论：
利用双面剪切实验盒在Montney页岩样本上做了四个试验来研究其层面的剪切特性。

在每个试验中，通过计算获得剪切应力，绘制了剪切应力和剪切位移曲线。

绘制了实验结果的τ-σ平面图，来预测Montney页岩的破坏包络线。

也记录了样本在试验中的体积变化，结果表示在了法向位移-剪切位移曲线上。

结果表明，内聚力为2兆帕，最大摩擦角是40°。

从法向位移-剪切位移曲线中可以看出，样本经过初始压实会膨胀，先到达峰值剪切强度。

实验结果还表明施加的正应力越高，剪切膨胀开始时的压实越强、剪切位移越大，峰值剪切强度也是如此。

从剪切面上可以看出样本的剪切通过页理面和岩石材料。

这证明了当β接近0°时，样本不会沿着裂缝面剪切破坏。

但是很多特性在最终的失效模式中起着重要的作用，比如应力状态、裂缝面状态、缝间距、岩石材料等。

利用巴西试验研究Montney页岩的双模模量
摘要：
在应力分析和解释间接拉伸试验时，我们通常假设拉伸变形模量和压缩变形模量相等，学者对这个假设提出了质疑。

但是，测定拉伸弹性模量Et非常困难，因为很难在实验室里做直接拉伸试验。

所以学者们把注意力放在通过巴西实验获得拉伸弹性系数。

为了确定Montney页岩在页理面上的Et和Ec，本研究进行了巴
西试验。

在巴西实验试样的两个侧面上安装了两对应变仪，在每对应变仪中，一个沿着线载荷P的方向安装用来记录压缩变形，另一个应变仪在正交方向安装用来记录拉伸应变。

然后利用记录的应变通过弹性力学理论来计算拉伸弹性模量
Et和压缩弹性模量Ec。

试验结果表明压缩弹性模量的平均值大约在40兆帕，拉伸弹性模量大约在31兆帕。

结论：
为了确定Montney页岩水平方向的Et和Ec进行了巴西试验。

在巴西实验试样的两个侧面上安装了两对应变仪，在每对应变仪中，一个沿着线载荷的方向安装用来记录压缩变形，另一个应变仪在正交方向安装用来记录拉伸应变。

然后利用记录的应变通过弹性力学理论来计算拉伸弹性模量Et和压缩弹性模量Ec。

试验结果表明压缩弹性模量的平均值大约在40兆帕，拉伸弹性模量大约在31兆帕，这证明了Montney页岩的压缩弹性模量和压缩弹性模量是不同的。

该双模模量可以应用在今后的数值模拟研究中。

热冲击对页岩变形和破坏特性的影响
摘要：
热冲击对沉积岩（包括高泥质和低渗透率的页岩）有很大的影响。

这篇论文总结了在研究加拿大亚伯达省重油/油砂储层的热力增产过程中的页岩变形和破
坏的近几年的研究。

一方面页岩盖层必须在储层开采的几十年间保持机械完整性，另一方面储层中的低渗透率的页岩夹层必须被破坏掉。

围绕这两个看似对立的目标，我们开展了页岩热力工况下的岩体力学特性研究。

理论上，这是一个热学-渗流-机械耦合问题。

精确测定岩土力学性质是分析问题的关键。

在设计的围压和孔隙压力下进行了室温和不同加热速率的高温三轴实验。

得出的一个主要结论是：页岩强度是减弱还是增强取决于热压缩过程和热力诱导孔隙压力增加或（热裂解）的综合作用，由页岩的孔隙率、施加围压的大小、加热速率决定。

高温三轴实验的相关结论会在论文中给出。

结论：
这篇论文总结了在研究加拿大亚伯达省重油/油砂储层热力增产过程中的页
岩变形和破坏的近几年的研究,实验中用到了温度可控的三轴系统。

通过对比室
温和高温（75℃和150℃）实验分析高泥质、低渗透率页岩的热效应下的力学特性。

除了分析温度效应对页岩岩土力学性质的影响外，在实验过程中也重视加热速率对其产生的影响。

主要的结论如下：
1、室温实验中，在低有效围压下观察到了应变软化脆性特性，高围压下观察到了应变强化延展特性。

2、在高温三轴实验中，在高、低围压下都观察到了应变软化脆性变形。

3、在热力加热速率很低，没有热裂缝和热诱导超孔隙压力存在的情况下，随着温度的增加，剪切强度峰值也增加。

4、在高加热速率下，因为热裂缝和热诱导超孔隙压力的存在，随着温度的增加，剪切强度下降。

上述工作表明加热速率影响页岩的变形和破坏特性。

加热速率高会产生热裂缝，低加热速率会增强岩石稳定性。

现场施工时如果想要破坏产油区的页岩夹层要采用快的加热速率，为了维持页岩盖层的完整性，就要保证低加热速率。

但是，在现场实际中，操作的空间很小，而且加热过程发生在地下。

热裂缝受到渗透率的影响很大，因此，在制定可行的现场流程之前还有很多研究工作要做。

页岩储层水力压裂损害实验评价
摘要：
论文介绍了利用Barnett页岩样本进行的裂缝导流能力实验，利用巴西实验和锯切方式得到裂缝区域。

在变化的应力和温度条件下，测定自来水在使用支撑剂和不使用支撑剂的裂缝中的导流能力。

其他的影响因素包括：粗糙度、蠕变效应、支撑剂的粒度大小和温度。

结论：
1、无支撑剂测试。

页岩样本的光滑裂缝面基本没有导流能力，但对研究支撑剂、流体和温度对导流的影响有参考价值。

粗糙裂缝面有小的导流能力，在Barnett页岩储层的典型必和压力下小于1md-ft。

2、有支撑剂的测试。

混合支撑剂（100和40/70）的导流能力接近100的导流能力。

计划做额外的实验来验证是否能通过改变小尺寸支撑剂的比例来增加导流能力。

测试5中的嵌入最低说明混合支撑剂提供更长的可持续生产周期。

图9证实
了测试5中的可持续生产周期，随着应力增加其导流能力逐渐超过了其他测试组的导流能力。

3、蠕变测试说明在起初几小时内裂缝导流能力下降，然后稳定保持恒定。

高温使裂缝的导流能力下降。

页岩气储层岩石的粘塑性特性
摘要：
在室内温度和湿度条件下，利用三轴实验装置开展了页岩气储层岩石与时间相关的变形特性研究。

这些页岩的粘土和碳酸盐含量明显不同，有机质含量在1-6%之间。

我们发现了本构定律通过粘塑性来影响页岩与时间相关的变形，蠕变本构定律被描述为时间的幂率函数。

通过观察得出页岩在层理正交方向上更容易发生蠕变变形。

蠕变应变随着粘土含量的增加而增加，而与碳酸盐无关，在粘土含量为35-40%时蠕变应变显著增加。

蠕变应变对围压不敏感，随着压差变化应变变化很小。

在页岩气储层中，理解控制这些样品的粘塑性变形对水力压裂设计相当重要，因为粘塑性变形可以抑制水力压裂过程中的脆性变形，有利于支撑剂嵌入和完井后渗透率降低，或者改变储层的应力状态。

结论：
页岩气储层岩石的蠕变是时间的幂率函数；观察到的大部分蠕变是塑性的；应力差恒定时页岩蠕变应变的大小取决于应力差的大小、粘土含量和样本与应力之间的相对方向；利用静态杨氏模量可以预测蠕变的大小；页岩的粘塑性差异会导致地应力的各向异性。

εcreep=Bt n。