定向射孔水力压裂平面裂缝形态数值研究_中国煤炭行业知识服务平台

定向射孔水力压裂平面裂缝形态数值研究

作者

王利张新生曹运兴田林
单位

河南理工大学土木工程学院中原经济区煤层（页岩）气协同创新中心河南理工大学资环学院
摘要

为了研究多分支定向射孔水力压裂裂缝扩展形态,提出基于多孔介质渗流-损伤耦合的有限元数值模拟方法,该方法的耦合原理基于Zimmerman的孔隙弹性概念,压裂准则和裂缝张开度本构关系基于损伤局部化概念,通过介质水力学属性参数的各向异性实现孔壁裂缝成核和扩展路径识别,多场耦合迭代程序基于ANSYS平台开发,模拟平面应变裂缝(KGD)在定向射孔(一字形、十字形和Y字形)条件下的裂缝扩展形态。结果表明:定向射孔条件下裂缝扩展形态复杂的原因在于,裂缝扩展同时受制于主压应力牵引作用和定向射孔导向作用,两种作用对裂缝扩展方向竞争性拉动,加上孔底部的应力集中作用,导致裂缝呈现多种扩展形态,尤其在多分支射孔条件下,射孔裂缝分支存在竞争性和共生性两种生长机制,从而进一步加剧了裂缝形态的复杂性。
关键词

水力压裂渗流损伤定向射孔
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