本文選題：水力壓裂　切入點：彌散裂縫模型　出處：《巖土力學(xué)》2016年11期 　論文類型：期刊論文

【摘要】：基于完全流-固耦合的彈塑性理論給出了水力壓裂數(shù)值計算的彌散裂縫模型,其中材料的彈性部分采用線彈性本構(gòu)關(guān)系,塑性部分采用摩爾-庫侖破壞準(zhǔn)則及強化準(zhǔn)則。依據(jù)當(dāng)前的有效應(yīng)力狀態(tài)修正滲透系數(shù)來模擬壓裂液在裂縫中的流動。滲透系數(shù)的修改使用雙曲正切函數(shù),并采用平均有效應(yīng)力作為水力裂縫的起裂判據(jù)。在ABAQUS軟件中通過用戶自定義程序添加了該模型。根據(jù)巖石的切面照片建立了含有硬包裹體分布的非均質(zhì)巖石的有限元計算模型,模擬了中心點注水條件下的水力壓裂傳播過程,討論了在常應(yīng)力狀態(tài)下非均質(zhì)巖石中開裂區(qū)域、典型位置的應(yīng)力路徑變化和裂縫傳播范圍隨時間變化的特點。進(jìn)行了多種條件下含有硬包裹體分布的巖石材料的數(shù)值試驗,得出了基巖材料的彈性模量、凝聚力和滲透系數(shù)以及注水速率對峰值注水壓力、平均注水壓力和裂縫開度的影響規(guī)律。
[Abstract]:Based on the elastic-plastic theory of complete fluid-solid coupling, the dispersion fracture model for numerical calculation of hydraulic fracturing is presented, in which the elastic part of the material is linear elastic constitutive relation. Mohr Coulomb failure criterion and strengthening criterion are adopted in the plastic part. The flow of fracturing fluid in fracture is simulated according to the current effective stress state modified permeability coefficient. The permeability coefficient is modified by hyperbolic tangent function. The average effective stress is used as the fracture initiation criterion of hydraulic fractures. The model is added to the software ABAQUS by the user-defined program. The finite element calculation model of heterogeneous rock with hard inclusion distribution is established according to the cut plane photographs of the rock. The process of hydraulic fracturing propagation under the condition of water injection at the center point is simulated, and the crack area in heterogeneous rock under constant stress is discussed. The variation of stress path in typical position and the variation of crack propagation range with time. Numerical tests of rock materials with hard inclusion distribution under various conditions have been carried out, and the elastic modulus of bedrock materials has been obtained. The effect of cohesion, permeability coefficient and injection rate on peak water injection pressure, average water injection pressure and fracture opening.
【作者單位】： 東北大學(xué)土木工程系;麥克馬斯特大學(xué)土木工程系;
【基金】：教育部項目基本科研業(yè)務(wù)費項目(No.N110301001);教育部項目博士點基金(No.20120042110001) 國家自然科學(xué)基金資助項目(No.51474048)~~
【分類號】：TU45

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本文編號：1605673