Modeling hydraulic fracturing in jointed shale formation with the use of fully coupled discrete element method

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中文题名基于全耦合离散元法模拟节理页岩中的水力压裂
作者Chung-Yee Kwok
作者单位Departmentof Civil Engineering, The University of Hong Kong, Pok Fu Lam, Hong Kong
刊名Acta Geotechnica
2019
摘要
在水力压裂过程中,页岩储层中的层理和先存节理可能导致裂缝和压裂液转向,产生不满足设计要求的裂缝形态。为了评价这些因素对水力压裂效果的影响,本文采用离散元模拟法进行了综合研究。通过将引起各向异性的沉积层理理想化为单个水平光滑节理,并对具有连续光滑节理接触的所有先存节理进行建模,将层理、先存节理和诱发裂缝之间的相互作用以完全耦合的方式进行建模。首先对模型进行校正,还原原位岩石力学各向异性。模拟结果表明,地层的各向异性促进了沿层理的裂缝发育。节理特征(走向、开度、封闭性等)在水力压裂过程中将对页岩储层产生显著影响。在考虑应力状态条件下,水平节理在裂缝扩展过程的中作用比原位地应力大。节理的封闭性限制了压裂裂缝的扩展,这可能直接导致裂缝偏离原始方向。本研究揭示了影响水力裂缝扩展的重要因素,其中,包含实际裂缝网络的模型和复杂泵注条件等成果为后续整体研究提供了数值基础。

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