巖石水力壓裂
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時(shí)間：2021-10-09
巖石水力壓裂的視頻教程
管流單元與水力壓裂、限流法壓裂數(shù)值模擬
講述了管流單元與連接單元的基礎(chǔ)理論知識(shí)； 講述了如何將管流單元應(yīng)用于水力壓裂數(shù)值模擬； 講述了將管流單元應(yīng)用于水力壓裂的三種主要用途：添加水頭；直井單層水力壓裂；水平井分段多簇壓裂時(shí)裂縫的競(jìng)爭(zhēng)起裂與延伸過(guò)程的模擬。 附件為課程操作步驟以及對(duì)應(yīng)的inp文件（更新了inp文件并添加了直井段的案例）。 更新了二維模型的建立過(guò)程及案例。
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巖石水力壓裂的實(shí)例教程
1背景與目的
我們知道cohesive單元常常被用來(lái)模擬裂紋損傷，在巖石內(nèi)部壓裂的仿真中同樣如此，通過(guò)cohesive單元嵌入、定義失效準(zhǔn)則可以很好地再現(xiàn)裂紋損傷現(xiàn)象，相對(duì)于試驗(yàn)，這是仿真無(wú)與倫比的巨大優(yōu)勢(shì)。本文通過(guò)ABAQUS分析技術(shù)，應(yīng)用cohesive單元來(lái)模擬水力裂縫的現(xiàn)象。
2問(wèn)題描述
模型為水力壓裂施工的目標(biāo)地層，地層深度為2000m，壓裂目標(biāo)層厚度10m，上下層厚度均為20m，巖土層參數(shù)和地應(yīng)力條件見(jiàn)表1所示，施工采用的壓裂液黏度為1，施工為定排量施工，注液峰值為0.6m3/min，注入總時(shí)長(zhǎng)300s，其中前30s為注液提速階段，注入點(diǎn)位于目標(biāo)層中點(diǎn)。
展開(kāi) 必須基于對(duì)地下儲(chǔ)層的精細(xì)認(rèn)識(shí)，找到有針對(duì)性的開(kāi)發(fā)技術(shù)路線：水力壓裂。
二、 Cohesive element原理
ABAQUSd提供一種粘結(jié)單元（cohesive element），用以模擬兩個(gè)部分之間的粘性連接，一般來(lái)說(shuō)，它要求粘結(jié)材料尺寸和強(qiáng)度都小于粘結(jié)部分（比如多層復(fù)合材料的膠粘層），進(jìn)而可以利用cohesive element模擬材料的斷裂。從本質(zhì)上講，利用cohesive element模擬材料的斷裂其實(shí)是單元?jiǎng)h除方法的一種。
Cohesive element的中面雖然能夠承受拉伸和剪切的應(yīng)變，但并不能產(chǎn)生任何應(yīng)力，因此，cohesive element 只能支持垂直于上下表面的牽引-分離破壞準(zhǔn)則（Traction-separation laws）。
圖1 黏聚力模型示意圖
圖2 雙線性型黏聚力模型
ABAQUS中的Cohesive element 方法可應(yīng)用于水力壓裂技術(shù)。其計(jì)算流程如下：
1.對(duì)預(yù)知的裂縫路徑（區(qū)域）進(jìn)行細(xì)化分割。
2.在mesh的時(shí)候在裂縫區(qū)域賦予cohesive element。
3.設(shè)置合適的斷裂準(zhǔn)則（Traction-separation laws）。
4.在輸出中設(shè)置不顯示破壞的單元。
5.加載，后處理。
三、模型設(shè)置
首先用python全局隨機(jī)設(shè)置隨機(jī)大小、形狀、性質(zhì)的礫石；其次，采用插件全局插入內(nèi)聚力單元；最后設(shè)置網(wǎng)格、增量步、時(shí)間、提交job。
圖3 裂縫穿過(guò)礫石
圖4 裂縫沿礫石表面擴(kuò)展
圖5 裂縫穿過(guò)大礫石擴(kuò)展
五、結(jié)論：
1. 總體上，裂縫沿最大主應(yīng)力方向擴(kuò)展；
2. 裂縫擴(kuò)展方式與礫石的角度有關(guān)系；
3. 裂縫擴(kuò)展擴(kuò)展與礫石力學(xué)性質(zhì)有關(guān)。
展開(kāi) 巖石兩端加穩(wěn)定滲透壓差
請(qǐng)問(wèn)一下各位大佬，在abaqus軟件中使用XFEM方法模擬單條水力壓裂擴(kuò)展，其中的壓裂液溫度能用關(guān)鍵詞進(jìn)行設(shè)置嗎？我目前用的是cflow關(guān)鍵詞進(jìn)行注入，請(qǐng)問(wèn)這串關(guān)鍵詞可以加溫度嗎？
COMSOL水力壓裂數(shù)值仿真 ￥800
<p>水力壓裂是一項(xiàng)有廣泛應(yīng)用前景的油氣井增產(chǎn)措施，<a href="https://baike.baidu.com/item/%E6%B0%B4%E5%8A%9B%E5%8E%8B%E8%A3%82%E6%B3%95/5871590" rel="noopener noreferrer" target="_blank">水力壓裂法</a>是目前開(kāi)采天然氣的主要形式，要求用大量摻入化學(xué)物質(zhì)的水灌入頁(yè)巖層進(jìn)行液壓碎裂以釋放天然氣。水力壓裂就是利用地面<a href="https://baike.baidu.com/item/%E9%AB%98%E5%8E%8B%E6%B3%B5/523281" rel="noopener noreferrer" target="_blank">高壓泵</a>，通過(guò)井筒向油層擠注具有較高粘度的<a href="https://baike.baidu.com/item/%E5%8E%8B%E8%A3%82%E6%B6%B2/7949933" rel="noopener noreferrer" target="_blank">壓裂液</a>。當(dāng)注入壓裂液的速度超過(guò)油層的吸收能力時(shí)，則在井底油層上形成很高的壓力，當(dāng)這種壓力超過(guò)井底附近油層巖石的破裂壓力時(shí)，油層將被壓開(kāi)并產(chǎn)生裂縫。這時(shí)，繼續(xù)不停地向油層擠注壓裂液，裂縫就會(huì)繼續(xù)向油層內(nèi)部擴(kuò)張。
展開(kāi) 
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巖石水力壓裂的最新內(nèi)容
采用cohesive單元全局插入模擬裂縫擴(kuò)展。儲(chǔ)層物性參數(shù)：彈性模量30GPa，泊松比0.25，流體比重980N/m^3，滲透系數(shù)1e-7m/s，孔隙比0.1。cohesive單元參數(shù)：彈性類(lèi)型為面作用力，彈性模量30GPa，損傷準(zhǔn)則采用最大正應(yīng)力準(zhǔn)則，抗拉強(qiáng)度為6MPa，抗壓和抗剪切強(qiáng)度為100MPa，損傷演化類(lèi)型為位移，破壞位移為0.001mm，損傷穩(wěn)定粘性系數(shù)為1e-5，液體泄漏頂部系數(shù)和底部系數(shù)為
COMSOL模擬巖石破裂7個(gè)月前
可實(shí)現(xiàn)的功能如下：
1、完整巖石單軸，三軸破裂
2、預(yù)制裂隙巖石單軸，三軸破壞
3、流固耦合，熱流固耦合實(shí)現(xiàn)巖石的水力壓裂，超臨界CO2壓裂破壞
4、采用零厚度DFN方法，實(shí)現(xiàn)含復(fù)雜天然裂隙巖石中注水壓裂模擬
5、結(jié)合自己方向再開(kāi)發(fā)
有需要溝通交流，請(qǐng)聯(lián)系q1045343728。
裂隙多孔介質(zhì)流固耦合-損傷模型
comsol-水力壓裂巖石損傷耦合模型 ，含裂縫制作代碼matlab。
comsol HM耦合模型 損傷模型 裂隙多孔介質(zhì)注入流體引起天然裂隙，巖石產(chǎn)生新?lián)p傷的數(shù)值模擬，內(nèi)含MATLAB 網(wǎng)裂縫函數(shù)及comsol模型。
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模型簡(jiǎn)介：
考慮熱流固-損傷耦合效應(yīng)，本案例建立了水力裂縫擴(kuò)展模型，假設(shè)材料楊氏模量和抗拉強(qiáng)度滿(mǎn)足weibull分布，邊界施加應(yīng)力條件，可運(yùn)用于如下場(chǎng)景：
1、干熱巖儲(chǔ)層壓裂，流體介質(zhì)可選擇水和二氧化碳，實(shí)現(xiàn)壓裂過(guò)程裂縫動(dòng)態(tài)擴(kuò)展模擬；
2、干熱巖儲(chǔ)層采熱開(kāi)發(fā)，分析熱流固-損傷耦合效應(yīng)對(duì)采熱的影響；
3、深部頁(yè)巖儲(chǔ)層壓裂，實(shí)現(xiàn)水和二氧化碳?jí)毫蚜芽p擴(kuò)展模擬；
4、其他熱流固耦合問(wèn)題。
部分研究結(jié)果圖
目前使用comsol實(shí)現(xiàn)水力壓裂的方法主要是相場(chǎng)法與連續(xù)介質(zhì)損傷方法，相場(chǎng)法的實(shí)現(xiàn)比較復(fù)雜，不過(guò)一些學(xué)者已經(jīng)把模型代碼部分開(kāi)源，幫助我們學(xué)習(xí)。連續(xù)介質(zhì)損傷方法發(fā)展的比較早，其中國(guó)產(chǎn)軟件RFPA在這方面做的比較好。目前線彈性損脆性或者軟化模型使用的比較多，對(duì)于頁(yè)巖、花崗巖水力壓裂一般使用脆性損傷模型。而對(duì)于煤這種軟巖，脆性模型有時(shí)候并不適用。基于煤破壞峰后軟化行為，軟化損傷模型比脆性模型更適用煤。
這兩天接了一些水力壓裂的單子，遇到了很多問(wèn)題，然后我就想著把整個(gè)制作過(guò)程記錄下來(lái)，希望可以幫到大家
下面是整個(gè)制作教程，希望得到大家的支持！
Fluid-driven transition from damage to fracture in anisotropic porous media: a multi-scale XFEM approach 論文內(nèi)容100%重現(xiàn)
1.算例分析背景
井下壓裂工藝是低滲透油藏增產(chǎn)改造的主要手段，1500～2000m深度的地層破裂壓力在40～50MPa，這個(gè)壓力一般是在油井鉆井及后期開(kāi)發(fā)過(guò)程中的最高工況壓力，在進(jìn)行鉆井設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮套管強(qiáng)度設(shè)計(jì)，另外需要考慮極限工況壓力對(duì)套管外水泥環(huán)的影響，因此，基于Abaqus軟件，利用有限元方法對(duì)套管強(qiáng)度進(jìn)行校核計(jì)算，并觀察水泥環(huán)的受力情況。
2.計(jì)算模型建立
建立套管-水泥環(huán)-地層模型
1.算例分析背景
井下壓裂工藝是低滲透油藏增產(chǎn)改造的主要手段，1500～2000m深度的地層破裂壓力在40～50MPa，這個(gè)壓力一般是在油井鉆井及后期開(kāi)發(fā)過(guò)程中的最高工況壓力，在進(jìn)行鉆井設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮套管強(qiáng)度設(shè)計(jì)，另外需要考慮極限工況壓力對(duì)套管外水泥環(huán)的影響，因此，基于Abaqus軟件，利用有限元方法對(duì)套管強(qiáng)度進(jìn)行校核計(jì)算，并觀察水泥環(huán)的受力情況。
2.計(jì)算模型建立
建立套管-水泥環(huán)-
