各向同性連續(xù)介質(zhì)定面射孔水力裂縫擴(kuò)展規(guī)律的分析.pdf

1、定面射孔水力壓裂是一項非常復(fù)雜的過程，在研究水力壓裂的規(guī)律解決現(xiàn)場實際工程問題時，主要有以下問題：定面射孔裂縫擴(kuò)展量化規(guī)律不成熟，定面射孔影響裂縫擴(kuò)展主因認(rèn)識不清，定面射孔對裂縫形態(tài)控制方法不完善。
　　采用ABAQUS有限元軟件中的擴(kuò)展有限元（XFEM）方法對定面射孔水力壓裂問題進(jìn)行建模、輸入文件改寫，綜合考慮各影響因素以實現(xiàn)裂縫擴(kuò)展過程的仿真計算。重點分析了射孔參數(shù)及射孔面方向?qū)α芽p擴(kuò)展的影響規(guī)律，為定面射孔水力壓裂設(shè)計提供參

2、考，新方法可促使裂縫的延伸，使泄油面積大幅增加同時形成系統(tǒng)性的縫網(wǎng)，對低滲透油井的增產(chǎn)潛力的提高作用顯著。
　　擴(kuò)展有限元方法進(jìn)行水力壓裂裂縫擴(kuò)展數(shù)值模擬計算基本原理為：富集函數(shù)應(yīng)用于有限元基礎(chǔ)上用來模擬新開展裂縫單元，利用水力驅(qū)動裂縫單元模擬水力壓裂過程中裂縫的張開擴(kuò)展過程，XFEM單元的起裂準(zhǔn)則為巖石單元達(dá)到最大拉應(yīng)力，按照線性分離規(guī)律擴(kuò)展，巖石單元切向與法向的張開程度符合BK準(zhǔn)則。
　　通過比較前人進(jìn)行水力壓裂相關(guān)的分

3、析研究確定主要研究內(nèi)容如下：分析定面射孔條件下利用XFEM進(jìn)行水力壓裂數(shù)值模擬的理論方法；對水力壓裂裂縫擴(kuò)展規(guī)律影響因素進(jìn)行初步的討論；分析射孔長度、夾角、間距等對裂縫擴(kuò)展規(guī)律的作用；分析射孔面位置對裂縫擴(kuò)展規(guī)律的影響。
　　通過射孔參數(shù)及射孔面方向?qū)α芽p擴(kuò)展規(guī)律的影響研究發(fā)現(xiàn)：①射孔間距大于射孔長度，對射孔之間裂縫融合影響不大，反之裂縫會比較容易融合；射孔夾角越小，裂縫延伸方向趨于水平方向，反之裂縫延伸方向趨于豎直方向。②在射孔

4、面與最大主應(yīng)力面水平夾角45度、豎直夾角45度情況下，隨著射孔夾角的增大，裂縫擴(kuò)展方向偏轉(zhuǎn)角先減小后增大最后趨于穩(wěn)定，且豎直夾角45度情況變化幅度更大，裂縫擴(kuò)展高度、寬度隨射孔夾角增加而增加。③射孔方向沿著最大主應(yīng)力方向時，裂縫擴(kuò)展方向不發(fā)生偏轉(zhuǎn)；射孔面與最大主應(yīng)力面存在水平角，可采用增加定面射孔對裂縫擴(kuò)展方向加以引導(dǎo)；射孔面與最大主應(yīng)力面存在豎直角，可適當(dāng)增大定面射孔夾角，對裂縫擴(kuò)展方向加以引導(dǎo)，但是夾角不能太大，否則起不到引導(dǎo)作用。