| 基于扩展有限元分析的页岩水力压裂裂缝扩展规律探究 |
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| 引用本文： | 温继伟,项天,朱茂,胡萍,毛建设,荆羽慧.基于扩展有限元分析的页岩水力压裂裂缝扩展规律探究[J].探矿工程,2022,49(5):177-188. |
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| 作者姓名： | 温继伟 项天 朱茂 胡萍 毛建设 荆羽慧 |
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| 作者单位： | 石家庄铁道大学土木工程学院，河北 石家庄 050043;成都理工大学环境与土木工程学院，四川 成都 610059,成都理工大学环境与土木工程学院，四川 成都 610059,成都理工大学环境与土木工程学院，四川 成都 610059,成都理工大学环境与土木工程学院，四川 成都 610059,中石化中原石油工程有限公司管具公司，河南 濮阳 457300,成都理工大学环境与土木工程学院，四川 成都 610059 |
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| 基金项目： | 四川省科技厅应用基础研究项目“页岩气水力喷射压裂用高效节能型仿生耦合喷嘴研发及定向造缝机理研究（自由探索型）”（编号：2019YJ0506） |
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| 摘 要： | 水力压裂是开采地下页岩气资源的有效技术手段，探究页岩水力压裂裂缝的扩展规律，可为页岩气的高效开采提供科学的指导依据。通过运用大型有限元软件ABAQUS中的扩展有限元模块，针对不同地应力差工况条件下均质页岩中初始裂缝的位置、方位角、数量和含层理页岩中层理的构造方向、内部倾角、岩性对水力裂缝扩展的影响进行探究。结果表明：对于垂向扩展的水力裂缝，水平主应力增大使裂缝更不易扩展，裂缝扩展长度减小、起裂压力增大；在注液体积流量相同时，向初始裂缝两端同时起裂所形成的水力裂缝长度大于仅向一侧起裂；当初始裂缝处于页岩中部且呈45°方向时，裂缝会向最大水平主应力方向偏转，且偏转程度随最大水平主应力的增大而增大；分时多簇压裂时，裂缝间的扩展会相互干扰，且会较大地影响裂缝扩展的形态和起裂压力，但对裂缝注液点裂缝宽度的影响较小；对于含水平和竖直构造层理的页岩，改变层理内部倾角，水力裂缝会出现不同程度偏转，且其偏转程度随着层理内部倾角的增大而减小；对于含45°方向构造层理的页岩，水力裂缝在层理分别为砂岩、煤岩和泥岩中的偏转程度依次增大，且裂缝偏移比随着最大水平主应力的增大而增大。
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| 关 键 词： | 页岩气 水力压裂 扩展有限元 地应力差 层理 裂缝扩展规律 |
| 收稿时间： | 2021/9/5 0:00:00 |
| 修稿时间： | 2022/2/15 0:00:00 |
Investigation of shale hydraulic fracturing propagation laws based on extended finite element analysis |
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| WEN Jiwei,XIANG Tian,ZHU Mao,HU Ping,MAO Jianshe and JIN Yuhui.Investigation of shale hydraulic fracturing propagation laws based on extended finite element analysis[J].Exploration Engineering(Drilling & Tunneling),2022,49(5):177-188. |
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| Authors: | WEN Jiwei XIANG Tian ZHU Mao HU Ping MAO Jianshe and JIN Yuhui |
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| Institution: | School of Civil Engineering. Shijiazhuang Tiedao University, Shijiazhuang Hebei 050043, China;College of Environment and Civil Engineering. Chengdu University of Technology, Chengdu Sichuan 610059, China,College of Environment and Civil Engineering. Chengdu University of Technology, Chengdu Sichuan 610059, China,College of Environment and Civil Engineering. Chengdu University of Technology, Chengdu Sichuan 610059, China,College of Environment and Civil Engineering. Chengdu University of Technology, Chengdu Sichuan 610059, China,The Company of Drilling Tubes & Tools Services, Zhongyuan Petroleum Engineering Co., Ltd., Sinopec,Puyang Henan 457300, China,College of Environment and Civil Engineering. Chengdu University of Technology, Chengdu Sichuan 610059, China |
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| Abstract: | |
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| Keywords: | shale gas hydraulic fracturing XFEM ground stress deviation bedding laws of fracture propagation |
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