基于扩展有限元的水力压裂数值模拟

发布时间：2017-12-17 17:15

  本文关键词：基于扩展有限元的水力压裂数值模拟

  更多相关文章： 水力压裂 扩展有限元 孔隙压力 裂纹干扰

【摘要】：水力压裂技术是一项应用于低渗透页岩储层开采的现代工程技术。水力压裂中裂纹扩展的长度与宽度是影响油气田产量的重要因素,因此研究水力压裂中裂纹扩展状况具有重要的实际意义。本文首先综述了水力压裂的一些研究成果,介绍了裂纹扩展模拟方法,简要叙述了孔隙介质、断裂力学和扩展有限元法的基本理论。在此基础上,提出采用扩展有限元法进行水力压裂模拟,并采用ABAQUS软件进行具体的计算分析。对单裂纹及多裂纹相互作用问题进行了具体分析,讨论了有关参数对裂纹扩展的影响。通过模拟分析得出了水力压裂过程中的一些特点：孔隙压力梯度是影响裂纹扩展过程的重要因素,孔隙压力的大小影响最终所形成的裂纹的长度和张开位移,且孔隙压力也将改变模型材料本身的孔隙比,所得的裂纹张开位移形状接近椭圆,而裂纹界面上的孔隙压力分布的与裂纹张开位移的形状密切相关;当初始裂纹角与最大地应力方向所成角度接近90。时,裂纹会发生偏折形成双翼型转向裂纹,但当裂纹与最大地应力成90。时,裂纹不会发生偏折；在注入流量一定时,注入压裂液的速率处于一定的值时可以得到最大的裂纹长度和宽度；流体粘度越大,模型最大孔隙压力越大,但裂纹长度随粘度的增大而减小；渗透系数越大孔压越小且裂纹长度越短；模型初始孔隙压力对裂纹长度影响不大,但会减小裂纹的张开位移；两条裂纹同时压裂时,裂纹间距越近,两条裂纹干扰越严重,裂纹偏折越大,所能得到的裂纹扩展长度则越短；分步压裂在处理裂纹间距较近的情况中所得裂纹扩展效果更好。本文研究内容与结果对于水力压裂的效果预测及工艺改进具有一定的参考意义。
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：O346.1

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本文编号：1300924