弹塑性地层水力压裂起裂模式及起裂压力研究

针对弹塑性储层，基于线弹性理论假设的传统起裂模型已不再适用，需要研究基于非线性本构方程的起裂模型。基于岩石非线性本构方程，运用塑性全量理论，建立了弹塑性地层井周应力场模型；结合“井壁”应力场模型和弹塑性岩石破坏准则，建立了弹塑性地层的起裂压力预测模型。结果表明：岩石产生塑性屈服，“井眼”应力集中效应会减弱，“周向张应力会减小”，甚至无法产生。屈服后的起裂压力比线弹性理论预测值大，起裂模式存在拉张和剪切两种方式，剪切起裂存在破坏角。屈服后，幂硬化指数小于等于0.5的岩石只可能产生剪切起裂；幂硬化指数大于0.5的岩石，屈服应力、幂硬化指数、内摩擦角和凝聚力越小，越容易产生剪切起裂，反之越容易产生拉张起裂。