水力压裂扩展特性的数值模拟研究

›› 2009, Vol. 30 ›› Issue (1): 169-174.

水力压裂扩展特性的数值模拟研究

连志龙^{1, 2}，张劲³，王秀喜¹，吴恒安¹，薛炳¹

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

收稿日期:2006-12-16 出版日期:2009-01-10 发布日期:2011-01-14
通讯作者: 王秀喜，男，1939年生，教授，博士生导师，研究方向为计算力学。 E-mail:xxwang@ustc.edu.cn
作者简介:连志龙，男，1977，博士研究生，研究方向为水力压裂数值模拟。

Simulation study of characteristics of hydraulic fracturing propagation

LIAN Zhi-long¹, ZHANG Jin², WANG Xiu-xi¹, WU Heng-an1, XUE Bing¹

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 Department, Beijing 100195, China; 3. College of Petroleum and Natural Gas Engineering, University of Petroleum, Beijing 102249, China

Received:2006-12-16 Online:2009-01-10 Published:2011-01-14

摘要/Abstract

摘要：

采用ABAQUS建立了水力压裂计算模型，模拟了地应力、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：（1）在注入压力一定的情况下起裂压力与最小水平地应力、临界应力、初始孔隙压力成正比，而与压裂液黏度、最大水平地应力、弹性模量无关；（2）裂缝扩展长度和最大缝宽与最小水平地应力、初始孔隙压力、弹性模量成反比，而与最大水平地应力无关；（3）水力压裂作业中，缝长的扩展过程可分为无扩展阶段、快速扩展阶段、稳定扩展阶段以及缓慢扩展阶段等4个阶段。研究结论对于水力压裂作业优化具有参考价值。

关键词: 水力压裂, 数值模拟, 有限元

Abstract:

simulation model of hydraulic fracturing propagation is proposed by using the software of ABAQUS. The key factors of geotectology such as in-situ stress distribution, mechanical properties, fracturing fluid properties etc, which affect on the characteristics of fracturing propagation, are studied with the model. Several conclusions are drawn from the simulation results. When injecting pressure is constant, the fracture initiation pressure is proportional to the magnitude of minimal horizontal stress, critical stress and initial pore pressure, elastic modules, and is independent of fracturing fluid viscosity and maximal horizontal stress. The fracture length and maximal fracturing width are inversely proportional to the minimal horizontal stress, initial pore pressure and elastic modules. Further more they are independent of maximal horizontal stress. The process of hydraulic fracturing may be divided into four stages, namely no growth, quick growth, steady growth and slow growth stages. The obtained conclusions are of much significance for the perforation parameter optimization and design of hydraulic fracturing treatments.

Key words: hydraulic fracturing, numerical simulation, finite elements

中图分类号:

TV 131

连志龙，张劲，王秀喜，吴恒安，薛炳. 水力压裂扩展特性的数值模拟研究[J]. , 2009, 30(1): 169-174.

LIAN Zhi-long, ZHANG Jin, WANG Xiu-xi, WU Heng-an, XUE Bing. Simulation study of characteristics of hydraulic fracturing propagation[J]. , 2009, 30(1): 169-174.

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