考虑页岩塑性变形的水力裂缝与天然裂缝相交模拟研究

作者：曹玉玲; 何强胜; 刘闯^*

来源：应用数学和力学, 2023, 44(06): 679-693.

• 弹塑性地层
• 天然裂缝
• 层理面
• 水力裂缝
• 裂缝形态

水力压裂中，页岩的塑性变形和大量天然弱界面的存在，给水力裂缝扩展形态的预测带来了巨大的挑战.该文基于有限元法建立了一个完全耦合的弹塑性水力压裂数值模型，并考虑了天然裂缝和层理面.数值模型得到了KGD解析解和Blanton曲线的验证.模拟结果显示：与线弹性的水力压裂结果相比，岩石中的塑性变形使得水力裂缝更容易进入天然弱界面；裂缝扩展过程中，岩石塑性变形区域主要集中在储层内；当岩石发生韧性破坏时，水力裂缝更容易贯穿层理面；水力裂缝在高注入速率下，得益于较大驱动力，裂缝能够直接穿过天然裂缝和层理面.研究结果为页岩储藏中水力裂缝的扩展规律提供了新的认识.

• 单位
  土木工程学院; 南京工业大学