【摘要】：水力壓裂技術(shù)具有廣闊的應(yīng)用背景,文章綜述了巖石斷裂力學(xué)以及水力壓裂數(shù)值模擬的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀;簡(jiǎn)要概括了巖體介質(zhì)的基本理論和斷裂力學(xué)基礎(chǔ);介紹了孔隙度、飽和度、有效應(yīng)力、滲透性等巖體參數(shù);簡(jiǎn)述了斷裂力學(xué)中三種基本裂紋的類型、裂紋的尖端場(chǎng)、位移場(chǎng)以及線彈性裂紋斷裂準(zhǔn)則;詳細(xì)分析了滲流-應(yīng)力流固耦合的機(jī)理、多孔介質(zhì)中流體的滲流規(guī)律以及應(yīng)力平衡方程和滲流連續(xù)方程;介紹了孔壓粘聚單元模型、粘聚定律、粘聚單元結(jié)構(gòu)以及粘聚裂紋的本構(gòu)關(guān)系。針對(duì)巖體水力壓裂的裂紋擴(kuò)展問題,基于Cohesive單元建立了二維孔壓粘聚型裂紋模型,采用二次應(yīng)力失效斷裂準(zhǔn)則及臨界能量釋放率裂紋擴(kuò)展準(zhǔn)則,判斷裂紋起裂擴(kuò)展規(guī)律,建立了一種新的巖體水力壓裂數(shù)值分析方法。對(duì)不同壓裂液粘度和巖體彈性模量條件下的裂紋擴(kuò)展形態(tài)進(jìn)行了模擬,分析了壓裂液粘度對(duì)裂紋面壓力梯度及裂紋形態(tài)的影響,不同彈性模量巖體中裂紋的擴(kuò)展形態(tài)。建立了三維粘聚孔壓力模型,對(duì)兩條平行的巖體裂紋進(jìn)行壓裂模擬,得到了彈性模量和注入速率對(duì)平行裂紋擴(kuò)展形態(tài)的影響。通過模擬并對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析:壓裂液粘度越大,水壓沿著裂紋面下降的速度越快;臨界寬度和臨界長(zhǎng)度是判斷裂紋做為孔隙通道還是導(dǎo)流通道的重要依據(jù);適當(dāng)增加壓裂液粘度會(huì)擴(kuò)寬裂紋長(zhǎng)度和寬度;巖體彈性模量越大,裂紋越細(xì)長(zhǎng);彈性模量越小,裂紋越寬短。彈性模量較大的巖體裂紋在平行壓裂過程中,處于主導(dǎo)地位,其決定裂紋的擴(kuò)展形態(tài)。壓裂液注射速率越快,巖體裂紋越長(zhǎng),且增長(zhǎng)值比較明顯,說明壓裂速度是影響裂紋形態(tài)的一個(gè)重要因素。
【學(xué)位授予單位】：河南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TE357.1

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9 ;水力壓裂法[J];環(huán)境與生活;2012年05期

10 喬繼彤,張若京,姚飛,蔣闐;水力壓裂的二維溫度場(chǎng)分析[J];同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2000年04期

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