水力压裂中裂纹扩展的数值模拟

发布时间：2017-12-16 17:37

  本文关键词：水力压裂中裂纹扩展的数值模拟

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【摘要】：水力压裂是在高压粘滞流体或清水作用下地层内裂缝起裂与扩展的过程。由于包含岩石断裂和流-固耦合等复杂问题,对该过程的数值模拟具有相当大的挑战性。本文建立基于有限元与离散元混合方法的裂纹模型,模拟岩石裂纹扩展,实现了连续向非连续的转化;建立双重介质流动模型,裂隙流作为孔隙渗流的压力边界,孔隙渗流反作用裂隙的压力求解,处理了流体在基岩与人工裂缝中的协调流动;将裂纹模型与流体流动模式进行结合,建立断裂-应力-渗流耦合形式的力学模型,进一步分析了水力压裂的基本过程,综合多种数值计算方法,编写程序,在验证岩体裂纹模型与双重介质流动模型有效性的基础上,对压裂过程进行复现,将模拟结果与文献结果进行了对比,并讨论了所构建模型的优缺点。
【作者单位】： 清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室;中国石油大学(华东)工程力学系;
【基金】：国家自然科学基金(11272048;51239006) 欧盟国际合作(IRSES-294976)资助项目
【分类号】：O346.1
【正文快照】： 1引言水力压裂是石油工程中常用的增产工艺,其基本过程是向地层中注入压裂液,利用液体压力在地层中形成人工裂缝,随着压裂液的持续注入,裂缝扩展形成高流通能力的油气通道。该过程中,裂缝的产生改变岩体的渗透特性与流体压力,流体压力影响岩体应力,应力改变促使岩体产生变形,

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本文编号：1296896