Influence of Increasing Mean Stress on Fatigue Properties of Shale during Pulsating Hydraulic Fracturing
Notice bibliographique
Résumé
During pulsating hydraulic fracturing (PHF), reservoir rock can be subjected to constant amplitude, constant mean stress (CACMS) cyclic loading or constant amplitude, increasing mean stress (CAIMS) cyclic loading. The influence of increasing mean stress on rock fatigue strength, fatigue lifetime, fatigue damage, and energy evolution of shale is rarely investigated, and which type of cyclic loading is more efficient for PHF has not been determined and demonstrated. In this Article, a series of uniaxial compression tests under these two types of cyclic loading are first conducted. A fatigue lifetime model for CAIMS is established. The shale strength and fatigue lifetime for CACMS and CAIMS are then compared. Their differences are explained by their dissipated energy density evolution and damage evolution. Finally, a nonlinear damage accumulation model to predict damage evolution for CAIMS cyclic loading is proposed. It is suggested that CAIMS is a better cyclic loading type when its amplitude is higher than 30% UCS (uniaxial compressive strength) of rock. This provides a meaningful amplitude threshold for CAIMS parameter optimization in the PHF construction. In this case, compared with CACMS cyclic loading, CAIMS cyclic loading significantly decreases the shale strength by up to 20% UCS and the fatigue lifetime from over 500 to 9. Different from an inverted-S-shaped damage evolution for CACMS cyclic loading, damage evolution for CAIMS cyclic loading exhibits a monotonic increasing trend. The damage variable growth rates of CACMS and CAIMS both show a three-stage trend: (1) their growth rates both decrease; (2) the growth rate for CACMS remains stable, while for CAIMS its growth rate slowly increases; and (3) their growth rates both increase sharply. Correspondingly, the dissipated energy density evolutions for CACMS and CAIMS show a similar three-stage trend. It can be concluded that during the second stage, for CAIMS microfractures and plastic deformation inside specimens are developed and accumulated more and faster than those for CACMS cyclic loading. This explains the phenomenon that the fatigue lifetime and strength of CAIMS cyclic loading are less than those of CACMS. The nonlinear damage accumulation model proposed in this Article can well fit experimental results. This model can be used for accurately describing reservoir rock mechanical property degradation during hydraulic fracture simulation induced by PHF.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».