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文檔簡介
1、定面射孔水力壓裂是一項非常復雜的過程,在研究水力壓裂的規(guī)律解決現(xiàn)場實際工程問題時,主要有以下問題:定面射孔裂縫擴展量化規(guī)律不成熟,定面射孔影響裂縫擴展主因認識不清,定面射孔對裂縫形態(tài)控制方法不完善。
采用ABAQUS有限元軟件中的擴展有限元(XFEM)方法對定面射孔水力壓裂問題進行建模、輸入文件改寫,綜合考慮各影響因素以實現(xiàn)裂縫擴展過程的仿真計算。重點分析了射孔參數(shù)及射孔面方向?qū)α芽p擴展的影響規(guī)律,為定面射孔水力壓裂設(shè)計提供參
2、考,新方法可促使裂縫的延伸,使泄油面積大幅增加同時形成系統(tǒng)性的縫網(wǎng),對低滲透油井的增產(chǎn)潛力的提高作用顯著。
擴展有限元方法進行水力壓裂裂縫擴展數(shù)值模擬計算基本原理為:富集函數(shù)應用于有限元基礎(chǔ)上用來模擬新開展裂縫單元,利用水力驅(qū)動裂縫單元模擬水力壓裂過程中裂縫的張開擴展過程,XFEM單元的起裂準則為巖石單元達到最大拉應力,按照線性分離規(guī)律擴展,巖石單元切向與法向的張開程度符合BK準則。
通過比較前人進行水力壓裂相關(guān)的分
3、析研究確定主要研究內(nèi)容如下:分析定面射孔條件下利用XFEM進行水力壓裂數(shù)值模擬的理論方法;對水力壓裂裂縫擴展規(guī)律影響因素進行初步的討論;分析射孔長度、夾角、間距等對裂縫擴展規(guī)律的作用;分析射孔面位置對裂縫擴展規(guī)律的影響。
通過射孔參數(shù)及射孔面方向?qū)α芽p擴展規(guī)律的影響研究發(fā)現(xiàn):①射孔間距大于射孔長度,對射孔之間裂縫融合影響不大,反之裂縫會比較容易融合;射孔夾角越小,裂縫延伸方向趨于水平方向,反之裂縫延伸方向趨于豎直方向。②在射孔
4、面與最大主應力面水平夾角45度、豎直夾角45度情況下,隨著射孔夾角的增大,裂縫擴展方向偏轉(zhuǎn)角先減小后增大最后趨于穩(wěn)定,且豎直夾角45度情況變化幅度更大,裂縫擴展高度、寬度隨射孔夾角增加而增加。③射孔方向沿著最大主應力方向時,裂縫擴展方向不發(fā)生偏轉(zhuǎn);射孔面與最大主應力面存在水平角,可采用增加定面射孔對裂縫擴展方向加以引導;射孔面與最大主應力面存在豎直角,可適當增大定面射孔夾角,對裂縫擴展方向加以引導,但是夾角不能太大,否則起不到引導作用。
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