Rate and state friction behavior of simulated fault gouge material from different facies of the Duvernay-equivalent Perdrix formation

Jose Rogelio Hernandez Borbon, Jeffrey Priest

Dans les comptes rendus d’articles de la conférence: GeoCalgary 2022: 75th Canadian Geotechnical Conference

Session: T2

RÉSUMÉ: Il est suggéré que la fracturation hydraulique (HF) peut conduire à un glissement asismique d'une faille près de la zone d'injection qui peut se propager et provoquer une rupture dynamique distale. Le potentiel de glissement sismique dépend des propriétés de friction d’état et de vitesse (RSF) de la roche. Par conséquent, afin de mieux comprendre le comportement RSF des roches réservoirs typiquement soumises à l'HF dans l'Ouest du Canada, des essais de laboratoire ont été réalisée en utilisant un appareil de cisaillement direct double sur du matériel de gouge simulé obtenu à partir de cinq faciès rocheux différents (y compris des échantillons de carbonate, de shale et de carbonate/shale intercalés) provenant d'un affleurement rocheux équivalent à Duvernay. Les résultats montrent que ces faciès sont susceptibles de produire un glissement asismique, sauf d’un qui est identifié comme une coulée de débris riche en carbonates, où la probabilité existe que ce faciès conduise à un glissement instable à des contraintes normales effectives de 10 ou 20MPa.

ABSTRACT: It is suggested that hydraulic fracturing (HF) may lead to aseismic slip of a fault near the injection zone that can propagate out and cause distal dynamic rupture. Seismic slip potential depends on the rate-state frictional (RSF) properties of the rock. Therefore, to provide insights about the RSF behavior of reservoir rocks typically subjected to HF in Western Canada, a series of laboratory tests were carried out using a double direct shear apparatus on simulated gouge material obtained from five different rock facies (including carbonate, shale, and interbedded carbonate/shale samples) from a Duvernay-equivalent rock outcrop. Results show that these facies are likely to produce aseismic slip, except for one which is identified as a carbonate-rich debris flow, where the probability exists for this facies to lead to unstable slip at effective normal stresses of 10 or 20MPa.

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