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摘要
岩石水力压裂涉及到复杂的流固耦合过程，水力裂缝扩展规律及压裂液与岩体间耦合机理是目前研究的热点与难点。基于ABAQUS平台的扩展有限元法（XFEM）具有计算精度高和计算量小的优势，其中的Soil模块可用来模拟岩石水力压裂的复杂过程，分析水力裂缝的扩展路径、宽度、应力等基本参数。通过上述数值模拟方法，研究了单射孔压裂、两射孔异步压裂、两射孔同步压裂3种工况对水力裂缝扩展路径、裂缝宽度、裂缝长度、射孔眼孔压等参数的影响。模拟结果显示：(1)在两射孔异步压裂和两射孔同步压裂工况下，由于裂缝之间的干扰，最小水平主应力的大小和方向以及储层抗拉强度发生改变，进而改变了水力裂缝的扩展路径；(2)在3种工况下，单射孔压裂形成的水力裂缝宽度最小，储层岩石初始起裂压力最小；异步压裂形成的水力裂缝宽度最大，长度最大，储层岩石的初始起裂压力最大；两射孔同步压裂时形成的水力裂缝长度最短，宽度、初始起裂压力则位于前述2种工况之间；(3)射孔间距影响同步压裂和异步压裂时的初始起裂压力，缝宽最大值及裂缝长度等。模拟结果可为不同的场地条件及压裂需求下选取合适的压裂方法提供初步理论指导。
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单位中国科学院; 中国科学院大学
