高 強(qiáng) 曹 函③ 葉功勤 鄭 洪 林 飛

(①中南大學(xué)地球科學(xué)與信息物理學(xué)院，長(zhǎng)沙 410083，中國(guó)) (②有色金屬成礦預(yù)測(cè)與地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，長(zhǎng)沙 410083，中國(guó)) (③吉林大學(xué)，國(guó)土資源部復(fù)雜條件鉆采技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，長(zhǎng)春 130012，中國(guó)) (④湖南省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究總院，長(zhǎng)沙 410007，中國(guó))

0 引 言

在油氣開采領(lǐng)域，水力壓裂工藝是通過(guò)向儲(chǔ)層注入壓裂液，利用產(chǎn)生的流體壓力和滲流作用使井筒周圍產(chǎn)生裂縫并擴(kuò)展(楊秀夫等，1998；馬新仿等，2002；唐穎等，2011；李關(guān)訪等，2017)。流體壓力(王慧民，2013)一方面作用于鉆孔的表面，由最大周向應(yīng)力理論(郭建春等，2015；張建光等，2018)可知，在注入的水壓達(dá)到巖層的破裂壓力時(shí)，巖層就會(huì)產(chǎn)生裂縫，裂縫在小于破裂壓力的拉張應(yīng)力下進(jìn)行擴(kuò)展；另一方面，流體在與地層接觸時(shí)，由于巖層本身的吸附性及流體產(chǎn)生的動(dòng)、靜水壓力會(huì)使得壓裂液滲入地層，因?yàn)榈貙颖旧肀容^復(fù)雜，僅僅使用流體力學(xué)無(wú)法充分地對(duì)裂縫擴(kuò)展的機(jī)理進(jìn)行解釋，因而這一過(guò)程中又包括滲流力學(xué)的相關(guān)內(nèi)容(王媛等，2000；左羅等，2018)。為了研究水力壓裂流固耦合作用的機(jī)理，許多學(xué)者以地層本身的性質(zhì)為著眼點(diǎn)進(jìn)行了大量理論分析與試驗(yàn)研究，如：楊海博等(2011)研究了致密儲(chǔ)層的微觀結(jié)構(gòu)，Hirata et al. (1987)研究了巖石的分形理論，Shapiro et al. (2005)研究了應(yīng)力作用下的巖石內(nèi)部孔隙分布。另外，許多學(xué)者進(jìn)行了致密儲(chǔ)層評(píng)價(jià)(陳江湛等，2017；Wu et al.，2018)和造縫機(jī)理的研究(李傳華等，2002；Stanchits et al.，2006；周健等，2007；趙海軍等，2016；Kumar et al.，2017；萬(wàn)小樂等，2017；張博等，2018；郭靜蕓等，2018)，而針對(duì)流體與巖石基質(zhì)的耦合作用多集中于研究因水力壓裂施工參數(shù)的改變引起的裂縫擴(kuò)展，如：仝少凱等(2018)研究了不穩(wěn)定流體注入的水力壓裂效果；陳勉等(2000)進(jìn)行了真三軸常規(guī)水力壓裂試驗(yàn)研究；陳江湛等(2017)對(duì)脈沖水力壓裂的效果進(jìn)行了探討；Patel et al. (2017)進(jìn)行了循環(huán)水力壓裂的研究，但這些成果只是研究了如何使得裂縫進(jìn)一步延伸，未就其原因進(jìn)行更深入的理論分析。在流固耦合作用中，流體產(chǎn)生的滲流場(chǎng)與地應(yīng)力場(chǎng)的溝通點(diǎn)就在于流體在巖層孔隙中的變化即孔隙、空隙可以作為研究滲流場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)的過(guò)渡介質(zhì)(Zimmerman et al.，1993；Stanchits et al.，2010；Zhang et al.，2016；李志清等，2017；陳躍都等，2018；李鳴，2018)。因此研究水力壓裂流固耦合的關(guān)鍵就是對(duì)巖層空隙內(nèi)流體的力學(xué)特征和化學(xué)特征進(jìn)行研究。地層內(nèi)部的巖石，無(wú)論是致密還是非致密儲(chǔ)層，本身都有一定的孔隙度。研究不同孔隙度(密實(shí)度)試樣的水力壓裂效果是一個(gè)熱點(diǎn)問(wèn)題，而水力壓裂工藝的另一重要用途就是利用水力壓裂試驗(yàn)獲得的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行地應(yīng)力的推斷，有效應(yīng)力理論在水壓致裂法測(cè)量地應(yīng)力的研究中起到關(guān)鍵作用(張重遠(yuǎn)等，2012；歐哲等，2017；林長(zhǎng)城等，2018；印興耀等，2018；郭文雕等，2018)。致密低滲儲(chǔ)層中，頁(yè)巖是目前非常規(guī)能源研究的一個(gè)熱點(diǎn)，對(duì)于不同區(qū)域、不同形成相的頁(yè)巖水壓致裂地應(yīng)力研究還不是很成熟。此外，頁(yè)巖的密實(shí)度是影響頁(yè)巖應(yīng)力敏感性的主要因素，因此研究不同致密度的巖石水力壓裂效果，對(duì)于今后非常規(guī)能源的開采和有關(guān)水壓致裂地應(yīng)力的分析均有十分重要的意義，為此本文就針對(duì)不同致密程度的頁(yè)巖重塑樣進(jìn)行了水力壓裂試驗(yàn)，對(duì)相關(guān)的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了探討。

圖 1 制樣模具及樣品Fig. 1 Sample-making mould and samples

1 試驗(yàn)過(guò)程

1.1 試樣準(zhǔn)備

將水泥、石膏、石英砂、頁(yè)巖粉、清水等材料按照一定的比例混合(高強(qiáng)等，2019；李光等，2019)，將混合好的材料分別倒入Φ50imm和Φ100imm兩種模具中，其中部分試樣放置于振動(dòng)臺(tái)上振搗密實(shí)，用于形成密實(shí)度較高的試樣，在常溫下靜置24ih后脫模，試驗(yàn)共制樣19個(gè)(圖 1)：Φ50imm×100imm的圓柱狀試樣12個(gè)，其中L-50-1～L-50-7、H-50-1～H-50-3用于測(cè)量?jī)煞N不同密度試樣的孔隙比例和波速，H-50-4～H-50-5進(jìn)行水力壓裂；尺寸為Φ100imm×200imm的7個(gè)圓柱狀試樣H-100-1～H-100-3、L-100-1～L-100-4進(jìn)行水力壓裂。故養(yǎng)護(hù)28id后對(duì)H-50-4～H-50-5、H-100-1～H-100-3、L-100-1～L-100-4進(jìn)行鉆孔并密封注液管，如圖 2，Φ50imm的試樣鉆孔直徑為6imm；Φ100imm的試樣鉆孔直徑為8imm，注液管均為內(nèi)徑2imm、外徑4imm的不銹鋼管，以便后續(xù)對(duì)試樣進(jìn)行注液壓裂。

圖 2 密封注液管后的試樣Fig. 2 Specimen with sealed fluid injection tube

1.2 試驗(yàn)步驟

1.2.1 尺寸、密度測(cè)量

將L-50-1～L-50-7、H-50-1～H-50-3試樣兩端切割并打磨光滑，用游標(biāo)卡尺測(cè)量各試樣4個(gè)不同側(cè)面(分別標(biāo)記為a、b、c、d)的高度，計(jì)算其均值h；高精度電子天平測(cè)量試樣的質(zhì)量m，根據(jù)密度計(jì)算公式ρ=m/(πr2)h(r=25 mm)可得各試樣的密度(表 1)。然后將不同密實(shí)度的試樣利用真密度測(cè)試儀(圖 3)測(cè)得試樣骨架的密度，與上述密度對(duì)比分析得出試樣內(nèi)部的孔隙比例，從而表征試樣的密實(shí)度大小。

表 1 試樣尺寸(底面直徑50mm)與密度Table1 Sample size(bottom diameter 50mm) and density

L-lower compactness；H-high compactness

圖 3 真密度測(cè)試系統(tǒng)Fig. 3 True density test system

1.2.2 聲波測(cè)試

將測(cè)量密度結(jié)束后的試樣L-50-1～L-50-7、H-50-1～H-50-3在兩端面均勻涂抹一層凡士林，固定聲波測(cè)試系統(tǒng)(圖 4)的下探頭于支架，試樣下端面與之貼合，上端面放置上探頭。探頭選擇160V的電壓進(jìn)行波速測(cè)試，先進(jìn)行縱波波速的測(cè)試，獲得縱波波速，再換橫波探頭，進(jìn)行橫波波速的測(cè)試。

圖 4 聲波測(cè)試系統(tǒng)Fig. 4 Acoustic test system

1.2.3 水力壓裂測(cè)試

試樣H-50-4～H-50-5、H-100-1～H-100-3、L-100-1～L-100-4進(jìn)行水力壓裂試驗(yàn)，試樣H-50-4、H-50-5在不加任何外界應(yīng)力的情況下，通過(guò)注液管連接三軸加載水力壓裂監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(圖 5)的注液部分進(jìn)行注液，監(jiān)測(cè)試樣的縫內(nèi)水壓變化趨勢(shì)，并對(duì)試樣破裂的過(guò)程進(jìn)行記錄，這里通過(guò)該試驗(yàn)表明水力壓裂過(guò)程的應(yīng)力集中現(xiàn)象的產(chǎn)生及裂縫擴(kuò)展到試樣表面的表現(xiàn)形式，定性解釋水力壓裂過(guò)程中的滲流過(guò)程如圖 6所示。

圖 5 三軸加載水力壓裂監(jiān)測(cè)系統(tǒng)Fig. 5 Triaxial loading hydraulic fracturing monitoring system

圖 6 Φ50imm無(wú)外壓水力壓裂試樣Fig. 6 50imm diameter hydraulic fracture test sample without external pressure

1.2.4 不同密實(shí)度試樣水力壓裂

將試樣H-100-1～H-100-3、L-100-1～L-100-4置于圖 5所示的水力壓裂監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的腔室內(nèi)，圍壓設(shè)置為3iMPa，軸壓為5.5iMPa，逐級(jí)加載，待軸、圍壓穩(wěn)定20imin后，進(jìn)行注液，本次試驗(yàn)選擇的是清水壓裂液，通過(guò)系統(tǒng)自帶軟件監(jiān)測(cè)縫內(nèi)水壓，并對(duì)破裂后的試樣進(jìn)行拍照。試驗(yàn)方案如表 2所示。

表 3 試樣孔隙測(cè)試結(jié)果Table3 Test results of porosity of specimens

表 2 試驗(yàn)方案Table2 Test scheme

2 試驗(yàn)結(jié)果及分析

2.1 試樣孔隙測(cè)定結(jié)果

由表 3可知，此次試驗(yàn)所制得的試樣存在不同的孔隙比，低密實(shí)度試樣的孔隙占總體積的30%左右，而高密實(shí)度試樣的孔隙只有20%左右，這與前面測(cè)得的密度結(jié)果一致，即低密實(shí)度試樣的密度值在1650ikg·m-3左右，高密度試樣則是1950ikg·m-3左右，可以說(shuō)明試樣間的密實(shí)度存在明顯不同。

2.2 波速測(cè)試結(jié)果

通過(guò)波速測(cè)試可以從能量的角度反映出巖石內(nèi)部的致密程度(李潔，2008；張曉平等，2018)，致密巖石的波速會(huì)大于非致密巖石。聲波測(cè)試所得試樣的縱波波速(Vp)、橫波波速(Vs)結(jié)果如圖 7、圖8所示，結(jié)合兩者的密度計(jì)算值，可以看出，密度較大的試樣其縱波波速、橫波波速均大于密度較小的試樣。分析表 4中的波速均值可知高密度試樣的縱波波速是低密度試樣的1.6倍，橫波波速是低密度試樣的1.3倍，兩種試樣的縱波波速與橫波波速之比為1.37和1.11，這與密度和孔隙測(cè)定的結(jié)果相一致，因此上述制作的試樣可以用來(lái)模擬不同致密程度的試樣。

圖 7 低密實(shí)度試樣波速測(cè)試結(jié)果Fig. 7 Low density sample wave velocity test results

圖 8 高密實(shí)度試樣波速測(cè)試結(jié)果Fig. 8 High density sample wave velocity test results

表 4 試樣波速均值Table4 Average wave velocity of sample

2.3 水力壓裂試驗(yàn)結(jié)果

水力壓裂試驗(yàn)結(jié)束后，卸載軸、圍壓，將破裂后的試樣從三軸加載儀器的腔室內(nèi)取出，為更直觀地對(duì)裂縫延伸到試樣外表面的軌跡進(jìn)行展示，用粉筆將其外圍的破裂軌跡進(jìn)行標(biāo)注，具體操作如圖 9所示。

圖 9 破裂后試樣裂縫標(biāo)注Fig. 9 Specimen crack marking after fracture

為了對(duì)試樣破裂過(guò)程中的應(yīng)力集中及液體滲透現(xiàn)象進(jìn)行表述，試驗(yàn)采取將H-50-4、H-50-5試樣在無(wú)外界的作用力下進(jìn)行水力壓裂，該過(guò)程中滲透、裂縫擴(kuò)展、試樣破裂及水力壓裂曲線如圖 10所示。

圖 10 無(wú)外界作用下φ50imm試樣水力壓裂過(guò)程及水壓曲線Fig. 10 Hydraulic fracturing process and hydraulic pressure curve of 50imm diameter specimen without external action

由上述的試驗(yàn)結(jié)果可知，高密實(shí)度試樣在水力壓裂的過(guò)程中存在著滲流過(guò)程，注入的流體會(huì)在應(yīng)力集中的地方先擴(kuò)散，在這一過(guò)程中伴隨著試樣的裂縫起裂、擴(kuò)展，在液體滲出一段時(shí)間后試樣破裂，而裂縫在鉆孔的底端向外擴(kuò)展，表明應(yīng)力集中效應(yīng)在滲流過(guò)程中會(huì)隨著試樣裂縫的擴(kuò)展表現(xiàn)出來(lái)?？p內(nèi)水壓曲線則表明在滲流作用較明顯時(shí)，水力試樣壓裂不會(huì)有憋壓階段，水壓曲線的變化速率先逐漸增大后又逐漸變小，一旦水壓曲線陡降，就伴隨著試樣的破裂、貫通，說(shuō)明注入的流體部分用于憋壓的流量在后期會(huì)逐漸小于用于滲流的流量，導(dǎo)致滲流作用顯著，使得增壓速率逐漸減小。

對(duì)H-50-1～H-50-3、L-100-1～L-100-4得到的水力壓裂縫內(nèi)水壓曲線及裂縫在試樣外表面的軌跡(圖 11～圖13)進(jìn)行分析，試驗(yàn)時(shí)試樣的應(yīng)力條件軸壓為5.5iMPa，環(huán)壓為3iMPa，這里將不同密實(shí)度試樣在同一流量下的水力壓裂曲線和試樣破裂形式進(jìn)行對(duì)比分析。

圖 11 試樣3imL·min-1注液水壓曲線及裂縫外表軌跡Fig. 11 Water pressure curve and crack profile of sample-3imL·min-1

圖 12 試樣5imL·min-1注液水壓曲線及裂縫外表軌跡Fig. 12 Water pressure curve and crack profile of sample-5imL·min-1

圖 13 試樣10imL·min-1注液水壓曲線及裂縫外表軌跡Fig. 13 Water pressure curve and crack profile of sample-10imL·min-1

以水力壓裂縫內(nèi)水壓曲線最大壓力點(diǎn)即峰值水壓為界，將水壓曲線分為壓力上升段和壓力下降段，通過(guò)對(duì)比不同致密程度試樣在不同流量(3imL·min-1、5imL·min-1、10imL·min-1)下的縫內(nèi)水壓曲線變化及裂縫最終擴(kuò)展到表面的軌跡，得出：密實(shí)度大時(shí)，水壓曲線上升段所用的時(shí)間與壓力陡降段的時(shí)間相比較長(zhǎng)，存在二次增-降壓即裂縫擴(kuò)展階段，且增壓速率在峰值前幾乎一致，說(shuō)明致密試樣內(nèi)用于憋壓的液體量逐步增加，滲流量(濾失量)較少，且裂縫在向著遠(yuǎn)離鉆孔底端應(yīng)力集中區(qū)的方向發(fā)展，即沿著最大主應(yīng)力方向擴(kuò)展。密實(shí)度較小時(shí)，試樣的縫內(nèi)水壓曲線則相反，達(dá)到最大壓力值時(shí)沒有壓力陡降段，峰值壓力后水壓曲線水壓值逐漸降低，表明滲流量在逐漸大于用于形成縫內(nèi)壓力的流量。當(dāng)滲流到達(dá)試樣外表時(shí)，試樣破裂，壓力陡降。隨著流量的增加，高密實(shí)度試樣的增壓階段在峰值附近會(huì)出現(xiàn)增壓速率減小的現(xiàn)象，低密實(shí)度試樣的峰后壓降階段持續(xù)時(shí)間減少。

形成上述不同泵壓曲線的原因是：不同密實(shí)度試樣的孔隙不同，同一流量下注入的液體中，用于形成憋壓的流量也不相同，高密實(shí)度試樣孔隙少，滲流量小，因而升壓階段明顯持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，低密實(shí)度試樣因孔隙較多，在增壓一段時(shí)間后，滲流量會(huì)逐漸大于用于憋壓的流量，直至滲流到達(dá)試樣外表，因此會(huì)存在較長(zhǎng)的峰后持續(xù)。隨著流量增加，高密實(shí)度中用于滲流的流量增大，出現(xiàn)增壓速率減小的現(xiàn)象，而低密實(shí)度試樣則因試樣的流量增大，更快滲透到試樣表面，引起試樣破裂。因此，密實(shí)度是水力壓裂縫內(nèi)水壓曲線是否在裂縫擴(kuò)展到試樣表面前出現(xiàn)增壓速率減小或陡降段的決定因素，流量大小則對(duì)試樣的增壓速率和滲流到達(dá)試樣表面的時(shí)間產(chǎn)生影響。

綜合裂縫外表軌跡圖可知，高密實(shí)度試樣裂縫一般沿著試樣的最大主應(yīng)力方向(軸向)破裂，擴(kuò)展外圍長(zhǎng)度大于試樣橫切面周長(zhǎng)；低密實(shí)度試樣一般沿著鉆孔底端外圍擴(kuò)展，對(duì)比圖 10結(jié)果可知，試樣的應(yīng)力集中區(qū)域位于鉆孔的外圍端，因此密實(shí)度越低，試樣的水力壓裂應(yīng)力集中效應(yīng)表現(xiàn)得越明顯，流量對(duì)各試樣的破裂軌跡影響小。

圖 14 低密度試樣不同流量下的縫內(nèi)水壓曲線Fig. 14 Water pressure curves of low-density specimens with different flow rates

圖 15 高密實(shí)度低流量與低密實(shí)度高流量水壓曲線對(duì)比Fig. 15 High-density and low-flow vs low-density and high-flow pressure curves

為了進(jìn)一步說(shuō)明流量對(duì)滲流作用的影響，在上述分析的基礎(chǔ)上，對(duì)比低密實(shí)度試樣不同流量下的縫內(nèi)水壓曲線(圖 14)可知：低密實(shí)度試樣中，水力壓裂注液量中用于形成憋壓的流量較滲流量小，滲流作用較強(qiáng)，導(dǎo)致試樣的破裂壓力會(huì)低于水壓曲線的峰值。當(dāng)滲流作用快于裂縫擴(kuò)展時(shí)，在裂縫的前端會(huì)形成一定滲流作用產(chǎn)生的低強(qiáng)度區(qū)域，因此在滲流作用到試樣外表前，縫內(nèi)水壓曲線的下降段時(shí)間明顯大于水壓上升段，破裂壓力低于峰值壓力。一旦注液流量變大，由于滲流量明顯小于注液量，用于憋壓的流量增大，出現(xiàn)類似于高密實(shí)度試樣的水壓曲線變化情況，但是由于低密實(shí)度試樣的內(nèi)部孔隙較多，在一定的條件下，其破裂壓力還是與其本身的孔隙比例有關(guān)，這就使得不同流量低密實(shí)度試樣的峰值壓力相差很小，但是破裂壓力因注液量的快慢有所不同(圖 14)，在注液流速達(dá)到15imL·min-1時(shí)，試樣的破裂壓力和峰值壓力相一致，在3imL·min-1時(shí)，試樣的破裂壓力明顯低于水壓曲線的峰值壓力。由上可知，在水力壓裂滲流過(guò)程中，流量只會(huì)對(duì)試樣滲流的快慢產(chǎn)生影響，流量大，破裂壓力和峰值壓力相差??；流量小，破裂壓力明顯低于峰值壓力。

結(jié)合上文及圖 15所示的高密實(shí)度低流量與低密實(shí)度高流量水壓曲線對(duì)比可知，滲流作用在低密實(shí)度試樣表現(xiàn)最為明顯，圖中的兩條水壓曲線的變化趨勢(shì)基本一致，但是由于致密試樣的滲流量少、流量小從而滲流速率小，增壓階段持續(xù)時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于低密實(shí)度試樣，雖然低密實(shí)度試樣也存在陡降階段，但是在大流量下，試樣的滲流量也是較大的。低密實(shí)度試樣的滲流作用使得裂縫前端的弱化明顯強(qiáng)于高密實(shí)度試樣，造成破裂壓力的明顯降低，由此可知，水力壓裂中用于形成水力壓裂裂縫的注液量與試樣的密實(shí)度呈反相關(guān)，而滲流的流量則與試樣密度呈正相關(guān)。與圖 10形成明顯對(duì)比的是，在一定的外界應(yīng)力作用下，試樣破裂的后期會(huì)產(chǎn)生一段延伸，這一方面和外界的圍壓有關(guān)，圍壓越大，試樣的擴(kuò)展就越明顯。另一方面，試樣破裂后，軸向作用會(huì)使得已破裂的裂縫有閉合的趨勢(shì)，這也會(huì)使得水壓曲線的陡降段后面出現(xiàn)水壓曲線的緩慢變化階段。

圖 16 不同流量下不同密實(shí)度試樣的水壓最大值Fig. 16 The maximum pressure values at different flow rates for different density specimens

最后，由高、低密實(shí)度試樣的峰值壓力(圖 16和表 5)可知，低密實(shí)度試樣的峰值壓力明顯小于高密實(shí)度試樣。水力壓裂注入流量為滲流量與憋壓流量之和，滲流作用增強(qiáng)會(huì)引起裂縫擴(kuò)展減緩，滲流注液量大于憋壓注液量，宏觀上表現(xiàn)為試樣先滲液后破裂。流量小于10imL·min-1時(shí)，低密實(shí)度試樣的峰值壓力隨流量增大而增大，而高密實(shí)度試樣在流量大于5imL·min-1時(shí)，峰值壓力與流量正相關(guān)。這說(shuō)明在水力壓裂過(guò)程中，流量是影響試樣起裂、擴(kuò)展的一個(gè)重要因素，主要體現(xiàn)在水壓曲線增壓速率的變化。

表 5 試樣密度、孔隙比與破裂壓力均值Table5 Average density, void ratio and average fracture pressure of samples

由表 5 我們可以看出，試樣的致密程度是影響試樣峰值壓力的一個(gè)主要因素，流量的大小雖然會(huì)對(duì)峰值壓力的數(shù)值產(chǎn)生影響，但在一定的應(yīng)力條件下，試樣的峰值壓力還是和其本身有關(guān)，即密實(shí)度是影響試樣峰值壓力大小的決定因素，流量會(huì)對(duì)該值的大小產(chǎn)生一定的影響。而與峰值壓力相對(duì)應(yīng)，試樣的破裂壓力也與孔隙比例有關(guān)，孔隙越多，密實(shí)度越低，同一流量下，破裂壓力越低，這是因?yàn)榭紫遁^多時(shí)，會(huì)存在更多的流量用于滲流，使得裂縫的尖端前部弱化，引起破裂壓力值降低，流量越大，試樣產(chǎn)生破裂越快。

3 結(jié) 論

通過(guò)制作不同密實(shí)度的試樣，對(duì)其進(jìn)行孔隙、波速測(cè)定，證明兩種試樣的密實(shí)度不同，適合研究不同密實(shí)度試樣的水力壓裂效果。為此進(jìn)行兩種試樣的水力壓裂試驗(yàn)，分析試驗(yàn)所得結(jié)果可知：

(1)高密實(shí)度試樣的水力壓裂的水壓曲線增壓持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)于峰后段，低密實(shí)度試樣則相反。高密實(shí)度試樣破裂壓力與水壓曲線峰值一致，低密實(shí)度試樣破裂壓力低于其峰值壓力。

(2)水力壓裂注入流量一部分發(fā)生滲流作用，密實(shí)度越小，滲流作用越明顯，破裂壓力和水壓曲線峰值壓力越低；流量越大，滲流速率越大，低密實(shí)度試樣峰后壓降段持續(xù)時(shí)間越少，破裂越快，高密實(shí)度試樣則出現(xiàn)增壓速率減小。

(3)水力壓裂試驗(yàn)中，應(yīng)力集中現(xiàn)象在低密實(shí)度試樣表現(xiàn)明顯，裂縫在其鉆孔底端沿試樣徑向擴(kuò)展，而高密實(shí)度試樣沿著最大主應(yīng)力方向擴(kuò)展。

綜上所述，水力壓裂試驗(yàn)的裂縫擴(kuò)展與巖層致密程度存在密切的關(guān)系，滲流量的大小是一個(gè)明顯的影響因素，流量越大，滲流速率越大，對(duì)試樣弱化越強(qiáng)。