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摘要
页岩气、煤层气等非常规油气储层层理面较为发育，而不同地域层理面胶结程度具有差异性，揭示层理面强度对水力裂缝的影响机制，对理解水力压裂缝网形成演化具有重要意义。基于ABAQUS有限元软件，利用Python编程建立了含层理面的全局嵌入0厚度cohesive单元模型，基于该模型研究了层理面强度对水力裂缝扩展的影响，进一步结合MATLAB编程实现了压裂过程的声发射(AE)模拟，为精细化研究裂缝扩展过程提供了重要手段。通过分析数值模拟结果及声发射数据可知：水力裂缝的扩展路径由最大主应力和层理面共同决定，层理面强度决定了两者影响比重，层理面强度越弱，对水力裂缝的捕获能力则越强，裂缝扩展路径将由层理面主导，层理面强度适中时在层理面和地应力共同作用下可产生顺层-穿层交错复杂裂缝网络，压裂效果最佳。顺层破裂裂缝表现为低缝宽剪切裂缝，地应力作用下不易闭合，对支撑剂强度要求较低，穿层裂缝为大缝宽拉张裂缝，有利于支撑剂的运移填充。矿物非均质性可导致裂缝的非同步扩展，间接影响裂缝的复杂程度。水力压裂施工设计时可针对不同层理面强度储层，差异化压裂设计，从而实现非常规致密油气的高效开采。
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