期刊名稱：Fractals-Complex Geometry Patterns and Scaling in Nature and Society

影響因子：3.665

作者：梁鑫，侯鵬，薛熠，楊小軍，高峰，劉嘉

論文介紹：

本文主要研究了水力壓裂下裂縫啟裂擴展的分形效應，探究了裂紋分形維數對岩石破裂壓力的影響。以煤、紅砂岩和頁岩為研究對象，開展了一係列水或氮氣壓裂實驗，分析了壓力-時間曲線、岩石破裂壓力以及誘導裂紋宏-細觀形貌的演化規律；提出了一個新的分形裂紋啟裂準則用於預判岩石破裂壓力，通過對比岩石破裂壓力的理論值與實驗值，驗證了準則的有效性。進一步在考慮不同工程地質因素（如岩石初始滲透率、壓裂液注射速率、壓裂液粘度等）下，分析了岩石水力壓裂和氮氣壓裂的差異性。研究結果表明：（1）氮氣壓裂可以降低岩石破裂壓力，且誘導的裂紋更迂曲，分形維數也更大；（2） 忽略誘導裂紋的分形效應會導致岩石破裂壓力預測值偏大；（3）裂縫分形維數對岩石破裂壓力的影響程度與岩石的初始滲透率、壓裂液注射速率和粘度有關。本研究揭示出裂紋分形維數是水力壓裂工程中不可忽視的重要因素，相應研究結果能為水力壓裂方案優化設計提供理論指導。該成果發表在中科院SCI一區top期刊Fractals-Complex Geometry Patterns and Scaling in Nature and Society上。

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