基于FDEM-Flow研究地应力对水力压裂的影响

被引：63

作者：

严成增 ^{[1
,2
,3
]}

郑宏 ^{[3
]}

孙冠华 ^{[3
]}

葛修润 ^{[3
]}

机构：

[1] 北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室

[2] 北京工业大学建筑工程学院

[3] 中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室

来源：

岩土力学 | 2016年 / 37卷 / 01期

基金：

中国博士后科学基金;

关键词：

有限元-离散元法; FDEM-Flow; 水力压裂; 地应力;

D O I：

10.16285/j.rsm.2016.01.028

中图分类号：

TE357.1 []; TE377 [气田提高采收率方法];

学科分类号：

082002 [油气田开发工程];

摘要：

用提出的FDEM-Flow(考虑流固耦合的离散元-有限元耦合方法)方法作为工具,研究了地应力对水力压裂的影响。通过一个注水圆孔的算例,研究不同地应力状态对压裂裂隙的走向和形态的影响。研究结果表明,起裂压力的大小和压裂裂隙的方位均与地应力有密切关系。在竖向地应力v?保持不变的情况下,且侧压力系数?>1时,随着?的增大,起裂压力和失稳压力均减小;?>1时且取值较小时,主要产生水平向的裂隙,并有斜向裂隙产生;?>1时且取值较大时,裂隙严格按照最大主压应力的方向扩展,不再出现斜向裂隙;?<1时,主要产生竖向的裂隙;?=1时,水平地应力和竖向地应力相等,裂隙的扩展不存在优势方向。不同侧压力系数条件下,裂隙的扩展方向与最大主应力的方向一致,水力压裂裂隙的起裂和扩展主要由最大主拉应力控制,裂隙在拉应力集中的区域起裂。这些结果与已有的试验及理论认识是相符的,进一步验证了FDEM-Flow方法用于模拟水力压裂问题的有效性。

引用

页码：237 / 246

页数：10

共 9 条

[1]

Simulation of hydraulic fracturing using particle flow method and application in a coal mine.[J].Tao Wang;Weibo Zhou;Jinhua Chen;Xiong Xiao;Yang Li;Xianyu Zhao.International Journal of Coal Geology.2014,

[2]

Penalty function method for combined finite–discrete element systems comprising large number of separate bodies.[J].A. Munjiza;K. R. F. Andrews.International Journal for Numerical Methods in Engineering.2000, 11

[3]

NBS contact detection algorithm for bodies of similar size [J].