学术论文

      基于FDEM-Flow研究地应力对水力压裂的影响

      Effect of in-situ stress on hydraulic fracturing based on FDEM-Flow

      摘要:
      用提出的FDEM-Flow(考虑流固耦合的离散元-有限元耦合方法)方法作为工具,研究了地应力对水力压裂的影响.通过一个注水圆孔的算例,研究不同地应力状态对压裂裂隙的走向和形态的影响.研究结果表明,起裂压力的大小和压裂裂隙的方位均与地应力有密切关系.在竖向地应力瓯保持不变的情况下,且侧压力系数λ>1时,随着λ的增大,起裂压力和失稳压力均减小;λ>1时且取值较小时,主要产生水平向的裂隙,并有斜向裂隙产生;λ>1时且取值较大时,裂隙严格按照最大主压应力的方向扩展,不再出现斜向裂隙;λ<1时,主要产生竖向的裂隙;λ=1时,水平地应力和竖向地应力相等,裂隙的扩展不存在优势方向.不同侧压力系数条件下,裂隙的扩展方向与最大主应力的方向一致,水力压裂裂隙的起裂和扩展主要由最大主拉应力控制,裂隙在拉应力集中的区域起裂.这些结果与已有的试验及理论认识是相符的,进一步验证了FDEM-Flow方法用于模拟水力压裂问题的有效性.
      作者: 严成增 [1] 郑宏 [2] 孙冠华 [2] 葛修润 [2]
      Author: YAN Cheng-zeng [1] ZHENG Hong [2] SUN Guan-hua [2] GE Xiu-run [2]
      作者单位: 北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室,北京100124;北京工业大学建筑工程学院,北京100124;中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室,湖北武汉430071 中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室,湖北武汉,430071
      刊 名: 岩土力学 ISTICEIPKU
      年,卷(期): 2016, 37(1)
      分类号: O319.56
      在线出版日期: 2016年3月22日