页岩水力压裂中多簇裂缝扩展的全耦合模拟

来源：计算力学学报杂志2016年第4期北京时间：

作者：曾庆磊,庄茁,柳占立,王涛,高岳

单位：清华大学 航天航空学院, 北京 100084,清华大学 航天航空学院, 北京 100084,清华大学 航天航空学院, 北京 100084,清华大学 航天航空学院, 北京 100084,清华大学 航天航空学院, 北京 100084

摘要：水平井和水力压裂是页岩气开发中的关键技术。对水力压裂中多簇裂缝同时扩展的物理过程进行了数值模拟。采用扩展有限元法（XFEM）模拟岩石中裂缝沿着任意路径扩展，采用有限体积法（FVM）模拟裂缝中流体的流动，并且考虑井筒中流体流动以及在各簇裂缝间的流量动态分配。通过牛顿迭代对全耦合物理过程进行数值求解，重点研究了初始长度不同的两条裂缝的扩展过程，证明较大的射孔摩阻能促进两条裂缝的同时扩展。并通过算例证明了本方法的精度和有效性。

关键词：水力压裂,裂缝簇,扩展有限元,有限体积法,全耦合模拟,

基金资助：国家自然科学基金（11532008，11372157）；教育部博士点专项研究基金（20120002110075）资助项目.