水力压裂扩展流固耦合数值模拟研究.pdfVIP

第29 卷第 11期 岩 土 力 学 Vol.29 No.11 2008 年 11 月 Rock and Soil Mechanics Nov. 2008 文章编号：1000－7598 －(2008) 11 －3021 －06 水力压裂扩展的流固耦合数值模拟研究 1，2 3 1 1 1 连志龙 ，张 劲 ，吴恒安 ，王秀喜 ，薛 炳 （1. 中国科学技术大学 力学与机械工程系/ 中科院材料力学行为和设计重点实验室，合肥 230027 ； 2. 中国石油集团钻井工程技术研究院 钻井工艺研究所，北京 100195 3. 中国石油大学 石油与天然气工程学院，北京 102249 ） 摘 要：以临界应力作为裂纹扩展准则并采用流固耦合模型模拟了水力压裂扩展问题，推导出裂缝面内的压降方程表达式， 并编写出用户子程序嵌入到 ABAQUS 中。建立的计算模型能够模拟地应力、岩石力学特性、压裂液流体特性等各种复杂因 素对水力压裂扩展的影响。通过计算分析得到一些有益结论，采用有限元软件 ABAQUS 求解可渗透油藏水力压裂扩展过程 问题是可行的；提出了临界宽度的概念，它可以作为判断裂缝是作为起渗透作用的孔隙通道还是作为起导流作用的裂缝的依 据；其结论对于压裂作业优化具有参考价值。 关 键 词：水力压裂；流固耦合；射孔；数值模拟；有限元 中图分类号：TE 357.1 文献标识码：A A simulation study of hydraulic fracturing propagation with a solid-fluid coupling model 1, 2 3 1 1 1 LIAN Zhi-long , ZHANG Jing , WU Heng-an , WANG Xiu-xi , XUE Bin (1. CAS Key Laboratory of Materials Behavior and Design, Department of Mechanics and Mechanical Engineering, University of Science and Technology of China, Hefei 230027, China; 2. CNPC Drilling Research Institute, Drilling Technology Institute, Beijing 100195, China; 3. College of Petroleum and Natural Gas Engineering, China University of Petroleum, Beijing 102249, China) Abstract: A model of coupling the stress equilibrium and fluid continuity equations is proposed and implemented to solve numerical simulation problem of the hydraulic fracturing propagations. The mechanism of critical stress criterion of crack propagation is also introduced. The pressure descent d