The mode I fracture toughness alternation and crack propagation behavior evolution due to long-term Sc-CO2 saturation

断裂韧性 材料科学 断裂力学 复合材料 饱和(图论) 水力压裂 岩土工程 地质学 数学 组合数学
作者
Zijie Xu,Yiyu Lu,Jiren Tang,Jianfeng Xiao,Honglian Li,Yunzhong Jia,Xiayu Chen,Qi Cheng
出处
期刊:Engineering Fracture Mechanics [Elsevier]
卷期号:263: 108259-108259 被引量:12
标识
DOI:10.1016/j.engfracmech.2022.108259
摘要

The mode I fracture toughness is a critical parameter which defines the rock's resistance to crack propagation, especially in hydraulic fracturing. Recently, Supercritical carbon dioxide (Sc-CO2) has been proposed as a fracturing fluid candidate in hydraulic fracturing stimulations of shale reservoirs. However, its effects on fracture toughness transition and crack propagation behaviors have not been understood well. In this study, we performed a series of semicircular bend specimens (SCB) before the Longmaxi shale specimens' saturation. Three-point bending tests along divider orientation showed that after Sc-CO2 saturation, mode I fracture toughness (KIC), elastic modulus (E) and absorbed energy (Ue) of shale were decreased by 22.1%, 24.5% and 44.3%, respectively. High speed camera images indicated that after Sc-CO2 saturation, mode I crack directly propagated straight along artificial pre-crack direction, decreasing the degree of crack deviation as in KIC. The results of Cronos high-precision 3D scanning system and scanning electron microscopy (SEM) revealed complicated fracture mechanisms (transgranular, intergranular and mutual coupling crack mechanisms) of shale after Sc-CO2 saturation, which reduced the roughness and area of fracture crack surface. The generation of pore and cracks was the main reason for the decrease of shale resistance to fracture. Furthermore, Sc-CO2 saturated shale specimens only needed to absorb less energy to more rapidly cause the initiation and propagation of mode I cracks with the main fracture mode being transgranular cracks.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
简单完成签到 ,获得积分10
刚刚
刚刚
刚刚
量子星尘发布了新的文献求助10
3秒前
李爱国应助新疆大枣采纳,获得10
3秒前
0001完成签到,获得积分10
3秒前
田様应助xxxxxxxxx采纳,获得10
4秒前
乌拉拉发布了新的文献求助10
4秒前
5秒前
nn发布了新的文献求助10
5秒前
小王同学完成签到 ,获得积分10
6秒前
6秒前
123a应助克偃统统采纳,获得10
6秒前
7秒前
秋雨梧桐叶落时完成签到,获得积分10
8秒前
苏公子完成签到,获得积分10
11秒前
韭菜盒子发布了新的文献求助10
11秒前
12秒前
愿不负丶完成签到,获得积分10
12秒前
liu发布了新的文献求助10
12秒前
研友_VZG7GZ应助寒冷子轩采纳,获得10
12秒前
12秒前
浮游应助风里等你采纳,获得10
12秒前
风清扬发布了新的文献求助10
13秒前
冰墩墩完成签到,获得积分10
13秒前
温馨完成签到 ,获得积分10
14秒前
Gu完成签到,获得积分10
14秒前
14秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
15秒前
李雪完成签到,获得积分10
15秒前
15秒前
聪明无敌小腚宝完成签到,获得积分10
16秒前
科研通AI6应助韭菜盒子采纳,获得10
16秒前
小药童应助韭菜盒子采纳,获得10
16秒前
LLL完成签到,获得积分10
16秒前
上官若男应助nn采纳,获得10
16秒前
17秒前
车大花完成签到,获得积分10
17秒前
潇洒的如松完成签到,获得积分10
18秒前
19秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
The Social Work Ethics Casebook: Cases and Commentary (revised 2nd ed.).. Frederic G. Reamer 1070
Introduction to Early Childhood Education 1000
2025-2031年中国兽用抗生素行业发展深度调研与未来趋势报告 1000
List of 1,091 Public Pension Profiles by Region 871
The International Law of the Sea (fourth edition) 800
A Guide to Genetic Counseling, 3rd Edition 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 生物化学 物理 纳米技术 计算机科学 内科学 化学工程 复合材料 物理化学 基因 遗传学 催化作用 冶金 量子力学 光电子学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5418797
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4534433
关于积分的说明 14143995
捐赠科研通 4450685
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2441331
邀请新用户注册赠送积分活动 1433045
关于科研通互助平台的介绍 1410502