水力压裂是油气田开采的重要措施,但是水力压裂技术耗水量大且存在粘土水化膨胀问题,随着油气田的不断开发以及技术的进步,亟需提出新的开采方法。液氮压裂作为一种新型的压裂技术,逐渐的成为热点问题。以川西新场区块储层为模拟对象,采用扩展有限元方法对液氮压裂过程进行研究,同时与水力压裂裂缝的形态进行了对比,相同条件下,液氮压裂得到的人工裂缝在宽度和长度上均优于水力压裂。主要工作包括:(1)建立了液氮和页岩储层的热传递模型,利用ABAQUS对两者的热传递过程进行了数值模拟。研究表明,井壁处温度下降较快。考虑页岩受温度的影响,根据页岩温度的变化,确定了岩石在温度变化后的泊松比和弹性模量。(2)分析了液氮压裂的作用机理,考虑液氮低温对页岩的影响,利用ABAQUS有限元软件,通过预置裂缝,采用扩展有限元方法对液氮压裂进行了数值模拟。研究表明,预置裂缝角度、注液排量、泊松比的增大会使裂缝宽度增大,弹性模量的增大会使裂缝的宽度减小;预置裂缝角度、注液排量、泊松比和弹性模量的增大会使裂缝长度增大。(3)利用ABAQUS有限元软件,采用扩展有限元方法在不同参数下分别进行了水力压裂过程的仿真研究。研究表明,预置裂缝角度、压裂液排量、泊松比的增大会使裂缝宽度增大,弹性模量的增大会使裂缝的宽度减小;预置裂缝角度、压裂液排量、泊松比和弹性模量的增大会使裂缝长度增大。(4)在相同储层性质下,液氮压裂过程考虑了液氮对页岩的低温影响,通过对比不同页岩物性情况下液氮压裂和水力压裂时产生人工裂缝的长度和宽度,得到了液氮压裂效果优于水力压裂效果。