近井筒三维非平面裂缝扩展模型

《Petroleum Exploration and Development》：Near-wellbore three-dimensional non-planar fracture propagation model

　　

摘要

为解决水力压裂过程中井筒附近三维非平面裂缝扩展的计算挑战，开发了一种基于位移间断/虚拟应力法（DDM/FSM）和有限体积/有限元法（FVM/FEM）的混合数值模型，并融入了裂缝前缘的动态网格跟踪技术。该三维非平面模型受井筒边界条件约束，经过准确性和可靠性验证，随后用于分析应力阴影效应下的裂缝形态及其关键控制因素。结果表明，裂缝扩展由远场应力和井筒 - 裂缝诱导应力共同控制。具体来说，在井筒半径三倍范围内，井筒诱导应力主导裂缝的起始和重新取向，而超出此范围则由远场应力决定扩展方向。此外，初始裂缝倾角和裂缝数量显著影响形态：裂缝与最小主应力之间的夹角越大，重新取向的距离越长；初始裂缝数量越多，差异性扩展和局部重新取向行为越强。

李三百 | 李西兵 | 李帝元 | 范宏卓 | 苏兴

中南大学资源与安全工程学院，中国长沙 410083