页岩裂缝扩展物模实验规律研究

与常规砂岩或碳酸盐岩不同，页岩一般具有水平的层理缝或纹理缝，起裂与扩展规律也有很大不同。目前，国外发表的有关页岩裂缝扩展物模研究的论文不多，国内仅有少量的论文发表［8］。

在裂缝的延伸过程中，如没有天然裂缝，或有天然裂缝但其方向与人工裂缝平行，则人工裂缝基本是单一的裂缝形态，不会出现复杂的裂缝扩展特征。如有天然裂缝，且其方向与人工裂缝有一定的夹角，则人工裂缝与天然裂缝的关系有三种情况，一是直接穿过天然裂缝，二是沿着天然裂缝滑移，三是不相交（图3—6）。

图3—6　水力裂缝穿越天然裂缝示意图

具体情况是：

1.穿透天然裂缝的条件

（1）渐近角≥60°，应力差≥10.5 MPa；

（2）渐近角≥90°，应力差≥6.5 MPa。(www.xing528.com)

2.人工裂缝在天然裂缝中滑移的条件

渐近角≤30°，应力差≥10.5 MPa。

3.人工裂缝不能穿透天然裂缝的条件

渐近角≤30°，应力差≤6.5 MPa。

上述结果说明，人工裂缝要穿透天然裂缝，其与天然裂缝的夹角应大于30°，且两向水平应力差应相对较大；而在天然裂缝中滑移的条件是人工裂缝与其夹角小于30°。

实际进行压裂设计及施工时，遇到天然裂缝的理想情况是应当直接穿过它，如过早沿天然裂缝滑移，主裂缝的缝长可能达不到设计预期值。

另外，在遇到水平层理缝时，人工裂缝一般都会沟通层理缝，形成垂直缝与水平缝共存的复杂非平面裂缝。