【摘 要】
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为了深入研究水力裂缝在页岩储层内的扩展机理与规律,亟待结合断裂力学与损伤力学理论模拟更加贴合实际的水力压裂。利用ABAQUS通用有限元分析软件二次开发,对页岩应力-渗流-损伤耦合的二维水力压裂过程进行了数值模拟。基于扩展有限元法对完整岩体中单条水力裂缝的起裂扩展及影响因素有了更加详细的认识;对裂缝相交时的几种复杂模式总结出了综合准则,并基于全局嵌入cohesive单元的方法对不同工况下水力裂缝遇天
【基金项目】
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国家科技重大专项子课题“页岩储层缝网扩展的力学机制及定量表征”（2017ZX05037001-004）；
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为了深入研究水力裂缝在页岩储层内的扩展机理与规律,亟待结合断裂力学与损伤力学理论模拟更加贴合实际的水力压裂。利用ABAQUS通用有限元分析软件二次开发,对页岩应力-渗流-损伤耦合的二维水力压裂过程进行了数值模拟。基于扩展有限元法对完整岩体中单条水力裂缝的起裂扩展及影响因素有了更加详细的认识;对裂缝相交时的几种复杂模式总结出了综合准则,并基于全局嵌入cohesive单元的方法对不同工况下水力裂缝遇天然裂缝时的扩展模式与破坏方式进行了分析,细化归纳扩展模式为10种;对水力裂缝在分层地层中的缝高控制规律进行了分析。依据数值模拟研究得到的破坏方式与影响因素,提出了能够预测裂缝三维几何形态演化的新水力裂缝扩展数学模型并验证了其准确性,最终实现了对水力压裂裂缝扩展规律的定量化描述。采用二维局部模拟的方法实现了对水力裂缝的三维动态生长规律的系统认识,并以此提出了新数学模型,能够为水力压裂设计提供重要的指导意义。该论文有图78幅,表17个,参考文献78篇。
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