【技术实现步骤摘要】
一种水化页岩地层井壁坍塌失稳预测方法
本专利技术属于石油天然气勘探开发领域，具体涉及一种水化页岩强度准则确定方法及基于该强度准则的页岩气井井眼坍塌失稳力学条件预测方法。
技术介绍
页岩具有显著的层理特征，并且夹杂粘土矿物，当水浸入产生水化作用，将进一步降低页岩的结构稳定，因此，含页岩地层的工程稳定问题一直是岩土工程界关注的焦点。目前，已有众多学者探讨了页岩的各向异性力学特征，并构建了具有不同特征的页岩强度准则，为页岩地层的工程稳定评价与治理问题奠定扎实的理论基础。然而，Geophysics通过页岩在不同含水率情况下的试验发现，相对于干燥页岩试样，饱水状态下的页岩试样强度降低近50％；并且，Dokhani的研究发现由于层理面并夹杂粘土矿物的存在，页岩吸水将主要沿着粘土矿物层浸入，而沿层理面的粘土矿物水化弱化是造成页岩地层稳定性下降的主要原因。由此可见，构建合理的受多因素影响的页岩强度准则，并开展页岩地层的结构稳定的准确评价，应当从页岩自身各向异性结构特征与水化力学两个方面进行深入探讨。近年来，国内外学者针对页岩的各向异...
【技术保护点】
1.一种水化页岩剪切破坏强度准则，其特征在于：/n一种水化页岩剪切破坏强度准则，其确定步骤如下：/n步骤1.1、以穿假定均匀介质剪切破坏最优剪切破坏面法线的页岩水化层理数量为评价水化弱化因子，根据均匀介质试样剪切破坏最优剪切面与页岩水化层理面的几何关系，计算不同层理-轴向夹角饱和水化页岩试样水化层理面剪切强度相对于干岩样的等效饱和水化弱化值σ
【技术特征摘要】 【专利技术属性】
1.一种水化页岩剪切破坏强度准则，其特征在于：
一种水化页岩剪切破坏强度准则，其确定步骤如下：
步骤1.1、以穿假定均匀介质剪切破坏最优剪切破坏面法线的页岩水化层理数量为评价水化弱化因子，根据均匀介质试样剪切破坏最优剪切面与页岩水化层理面的几何关系，计算不同层理-轴向夹角饱和水化页岩试样水化层理面剪切强度相对于干岩样的等效饱和水化弱化值σsβ，得到饱和水化页岩试样剪切破坏法向与切向应力强度；
步骤1.2、根据饱和水化页岩试样剪切破坏法向与切向应力强度，并结合Jaeger各向异性岩石剪切强度准则，得到三轴应力条件下的饱和水化页岩剪切破坏强度准则；
步骤1.3、根据非饱和水化页岩含水率与饱和水化页岩含水率，并结合三轴应力条件下的饱和水化页岩剪切破坏强度准则，得到不同含水率页岩在三轴应力条件下的剪切破坏强度准则。
2.根据权利要求1所述的一种水化页岩强度准则，其特征在于：所述步骤1.1的具体步骤如下：
步骤1.1.1以穿假定均匀介质剪切破坏最优剪切破坏面法线的页岩水化层理数量为评价水化弱化因子，根据均匀介质试样剪切破坏最优剪切破坏面法线与页岩水化层的几何关系，得到不同层理-轴向夹角的饱和水化页岩试样剪切破坏面强度等效饱和水化弱化应力σsβ：
式中：β为页岩试样层理-轴向夹角，单位为°；σsβ为层理-轴向夹角为β的饱和水化页岩试样剪切破坏面强度等效饱和水化弱化应力，单位为MPa；α为均匀介质强度最小的剪切面与轴向的夹角，单位为°，实际值在30°附近变化；m为页岩试样水化粘土矿物层穿过破坏面的数量，无量纲；d为页岩试样直径，mm；l0为页岩层理间厚度，mm；σs为页岩单一饱和水化粘土矿物层强度等效水化弱化应力，单位为MPa，其计算式为：
σs＝σdz-σsz
式中，σdz为沿单一饱和水化粘土矿物层破坏的干燥页岩直接剪切试验强度，MPa；σsz为沿单一饱和水化粘土矿物层破坏的饱和水化页岩直接剪切试验强度，MPa；
步骤1.1.2根据干燥页岩剪切破坏时的破坏面法相与切向强度，进行等效水化弱化应力的折减，得到饱和水化页岩试样剪切破坏时法向与切向应力：
式中：N为干燥页岩剪切破坏时的剪切面法向应力，单位为MPa；S为干燥页岩剪切破坏时的剪切面的切向应力，单位为MPa；N’为饱和水化页岩剪切破坏时的剪切面法向应力，单位为MPa；S’为饱和水化页岩剪切破坏时的剪切面的切向应力，单位为MPa。
技术研发人员：张千贵，么勃卫，范翔宇，赵鹏斐，张明明，王立志，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：四川;51
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