• ISSN 1001-1455  CN 51-1148/O3
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深部层理页岩聚能射流的侵彻损伤特征与致裂机理

罗宁, 魏宇成, 廖禹成, 梁国峰, 张程娇, 张虎, 林晨. 深部层理页岩聚能射流的侵彻损伤特征与致裂机理[J]. 爆炸与冲击. doi: 10.11883/bzycj-2026-0228
引用本文: 罗宁, 魏宇成, 廖禹成, 梁国峰, 张程娇, 张虎, 林晨. 深部层理页岩聚能射流的侵彻损伤特征与致裂机理[J]. 爆炸与冲击. doi: 10.11883/bzycj-2026-0228
LUO Ning, WEI Yucheng, LIAO Yucheng, LIANG Guofeng, ZHANG Chengjiao, ZHANG Hu, LIN Chen. Research on Damage Characteristics and Fracturing Mechanism of Deep Bedded Shale Penetrated by Shaped Charge Jet[J]. Explosion And Shock Waves. doi: 10.11883/bzycj-2026-0228
Citation: LUO Ning, WEI Yucheng, LIAO Yucheng, LIANG Guofeng, ZHANG Chengjiao, ZHANG Hu, LIN Chen. Research on Damage Characteristics and Fracturing Mechanism of Deep Bedded Shale Penetrated by Shaped Charge Jet[J]. Explosion And Shock Waves. doi: 10.11883/bzycj-2026-0228

深部层理页岩聚能射流的侵彻损伤特征与致裂机理

doi: 10.11883/bzycj-2026-0228
基金项目: 深部页岩温压耦合作用下动态力学行为及循环冲击致裂机理的研究(12372373);千米深井煤岩体力-热耦合作用下动态力学特性及损伤破坏机理的研究(12072363);页岩储层甲烷原位燃爆压裂理论与技术(2020YFA0711800);

Research on Damage Characteristics and Fracturing Mechanism of Deep Bedded Shale Penetrated by Shaped Charge Jet

  • 摘要: 页岩气作为非常规清洁能源的重要组成部分,对保障能源安全和推进低碳能源转型具有重要意义。射孔是页岩气储层改造的关键前置环节,其孔道形成质量和诱导损伤特征直接影响后续压裂改造效果。为揭示层理角度对深部页岩聚能射流侵彻行为及致裂响应的影响,本文基于ANSYS/LS-DYNA建立了“射孔弹-空气-页岩”三维耦合数值模型,采用DP46HMX42-Y型射孔弹,设置无层理页岩以及0°、15°、30°、45°、60°、75°和90°层理页岩计算工况,并采用ALE流固耦合算法模拟聚能射流侵彻页岩的动态过程。重点分析了射流速度与形态演化、射孔孔道形成、损伤分布特征及裂纹诱导规律。结果表明:层理角度对射流侵彻过程具有显著影响,同一时刻射流头部速度随层理角度增大整体升高,其中90°层理页岩的侵彻深度最大,较无层理页岩提高约10%。孔道体积分析表明,层理结构有利于增加射孔孔道体积,其中0°和90°层理工况的提升效果最为明显。损伤演化结果显示,含层理页岩的总体损伤体积普遍小于无层理页岩,且损伤体积随层理角度增大呈下降趋势;层理面对损伤扩展具有明显导向作用,可促使损伤区域沿层理方向延展,并在层理界面附近诱导形成次生裂纹。进一步的截面损伤分析表明,页岩压剪损伤区半径与侵彻深度整体呈负相关关系,最大裂纹长度随侵彻深度增加呈波动下降趋势,截面损伤面积和分形维数也随侵彻深度增加总体减小。研究结果可为深部页岩储层射孔参数优化及后续压裂改造提供数值参考。
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出版历程
  • 收稿日期:  2026-07-15
  • 网络出版日期:  2026-09-16

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