巖石水力壓裂的案例
有償調試xfem二維巖石水力壓裂
巖石兩端加穩定滲透壓差
巖石內部水力壓裂破壞失效仿真分析
1背景與目的
我們知道cohesive單元常常被用來模擬裂紋損傷，在巖石內部壓裂的仿真中同樣如此，通過cohesive單元嵌入、定義失效準則可以很好地再現裂紋損傷現象，相對于試驗，這是仿真無與倫比的巨大優勢。本文通過ABAQUS分析技術，應用cohesive單元來模擬水力裂縫的現象。
2問題描述
模型為水力壓裂施工的目標地層，地層深度為2000m，壓裂目標層厚度10m，上下層厚度均為20m，巖土層參數和地應力條件見表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，注入總時長300s，其中前30s為注液提速階段，注入點位于目標層中點。
展開 瑪湖油田巖石水力壓裂模擬
必須基于對地下儲層的精細認識，找到有針對性的開發技術路線：水力壓裂。
二、 Cohesive element原理
ABAQUSd提供一種粘結單元（cohesive element），用以模擬兩個部分之間的粘性連接，一般來說，它要求粘結材料尺寸和強度都小于粘結部分（比如多層復合材料的膠粘層），進而可以利用cohesive element模擬材料的斷裂。從本質上講，利用cohesive element模擬材料的斷裂其實是單元刪除方法的一種。
Cohesive element的中面雖然能夠承受拉伸和剪切的應變，但并不能產生任何應力，因此，cohesive element 只能支持垂直于上下表面的牽引-分離破壞準則（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 方法可應用于水力壓裂技術。其計算流程如下：
1.對預知的裂縫路徑（區域）進行細化分割。
2.在mesh的時候在裂縫區域賦予cohesive element。
3.設置合適的斷裂準則（Traction-separation laws）。
4.在輸出中設置不顯示破壞的單元。
5.加載，后處理。
三、模型設置
首先用python全局隨機設置隨機大小、形狀、性質的礫石；其次，采用插件全局插入內聚力單元；最后設置網格、增量步、時間、提交job。
圖3 裂縫穿過礫石
圖4 裂縫沿礫石表面擴展
圖5 裂縫穿過大礫石擴展
五、結論：
1. 總體上，裂縫沿最大主應力方向擴展；
2. 裂縫擴展方式與礫石的角度有關系；
3. 裂縫擴展擴展與礫石力學性質有關。
展開 在abaqus中XFEM水力壓裂壓裂液的溫度是否可以設定？
請問一下各位大佬，在abaqus軟件中使用XFEM方法模擬單條水力壓裂擴展，其中的壓裂液溫度能用關鍵詞進行設置嗎？我目前用的是cflow關鍵詞進行注入，請問這串關鍵詞可以加溫度嗎？
水力壓裂對套管和水泥環的影響分析
得到應力云圖如下：套管最大應力值為469MPa，低于N80套管552MPa的屈服強度，產生的形變對水泥環的影響較小，普通壓裂井設計N80鋼級套管滿足開發需求。
abaqus水力壓裂加滲透壓怎么實現
請教大佬，有人知道有的文獻里面提到在abaqus里面加水壓滲透壓裂，這個是怎么實現的呀？水壓怎么加呢？xfem不是只能加排量嗎？
COMSOL水力壓裂數值仿真 ￥800
<p>水力壓裂是一項有廣泛應用前景的油氣井增產措施，<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>是目前開采天然氣的主要形式，要求用大量摻入化學物質的水灌入頁巖層進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>。當注入壓裂液的速度超過油層的吸收能力時，則在井底油層上形成很高的壓力，當這種壓力超過井底附近油層巖石的破裂壓力時，油層將被壓開并產生裂縫。這時，繼續不停地向油層擠注壓裂液，裂縫就會繼續向油層內部擴張。
展開 ABAQUS中非均質煤巖體的水力壓裂模擬 ￥80
今天給大家帶來一個有關水力壓裂模擬的案例，廢話少說直接上論文：
非均質彈塑性煤體水壓致裂裂紋形態研究 - 中國知網 (cnki.net)
模擬裂紋擴展的方法有很多，但我覺得FDEM方法是模擬縫網形態的最好方法，這篇論文使用ABAQUS通過二次開發實現FDEM方法，相關方法星辰北極星大佬早就使用過了，這里我們主要解決兩個問題：
1、材料非均質性的實現方法
2、多射孔多注入點的集中流量注入實現
模擬的基本模型很簡單，辦公室的工作站只夠帶動的二維的；因為考慮了地層的非均質性，所以計算不易收斂，這個二維模型為100w自由度，40核工作站算一步10分鐘左右，單步增量時長1e-5到-7的樣子，所以還請大家斟酌后建模。具體模型如下圖：15m*15m的地層中有一簇射孔，詳細尺寸圖中已經給出啦。
這一簇射孔在際水力壓裂中是一個分隔段，我們需要將中間四個注液點耦合到一個節點上，給這個節點設置集中注液流量，被耦合的四個點根據孔隙壓力自己平衡每個點的注液流量。
展開 ABAQUS幫助中關于水力壓裂例子的講解PPT
希望對研究水力壓裂以及相關領域的朋友有所幫助
ABAQUS幫助中關于水力壓裂例子的講解PPT 1.rar
ABAQUS幫助中關于水力壓裂例子的講解PPT 2.rar
方案 | Hydraulic Fracturing Simulator 地下資源開采水力壓裂仿真解決
水力壓裂是低滲油氣田、煤層氣、頁巖氣開發的核心增產技術，即利用注入地下井的高壓液體壓裂巖體形成連通的滲透裂隙網絡，使油氣能夠通暢流入井中。水力壓裂已經成為頁巖氣開發的革命性增產措施，而且在地熱能開發、煤礦瓦斯抽放等領域也發揮了很大的作用。
為了達到最佳的壓裂效果，需要對水力壓裂進行優化
，使得改造體達到最佳經濟產量的要求。目前的測量技術，如微地震監測，可以對水力壓裂的效果進行監測，但這僅僅是一種后處理過程，無法進行預測和優化，因此水力壓裂數值模擬是優選儲層改造措施和優化產量的基本手段。
德國Dynardo公司開發Hydraulic Fracturing
Simulator是目前唯一可以對三維節理巖體水力壓裂過程進行仿真模擬并計算改造體，從而對水力壓裂措施和儲層產量進行優化與預測的軟件技術。
Hydraulic Fracturing SImulator
唯一基于有限元的全三維水力壓裂模擬技術
Hydraulic Fracturing Simulator水力壓裂解決方案
Hydraulic Fracturing Simulator不僅可以對水力壓裂過程進行模擬，而且針對地質參數與工程參數的不確定性，基于現場測量數據對模型參數進行反演分析，從而保證輸入參數的有效性和輸出結果的準確性，確保模型可以用于產量預測與優化。
Hydraulic Fracturing Simulator解決方案集成了如下核心技術：
1）ANSYS：世界領先的三維有限元分析軟件，可真實模擬三維地質結構及其力學行為。
2）multiPLas：基于ANSYS開發的巖土非線性本構與算法庫，實現了復雜三維節理巖體的斷裂與擴展分析。
展開 水力壓裂裂縫三維擴展ABAQUS數值模擬研究
水力壓裂裂縫三維擴展ABAQUS數值模擬研究
Abaqus水力壓裂包會教程 ￥30
這兩天接了一些水力壓裂的單子，遇到了很多問題，然后我就想著把整個制作過程記錄下來，希望可以幫到大家
下面是整個制作教程，希望得到大家的支持！
頁巖巖石力學特性及可壓裂性評價 附巖石力學與工程蔡美峰下載
巖石力學強度的各向異性將導致沿不同方向進行壓裂的難易程度有所不同。
圖3 吉木爾凹陷二疊系蘆草溝組巖心抗張強度測試結果
所取試樣的抗張強度分布范圍為3.16 ～11.04MPa，受抗張強度差異的影響，相同的地應力及壓裂施工條件下，地層的起裂壓力不同，壓裂難易度也不同。
公式1~3 巖石力學參數預測模型
圖4 吉木爾凹陷J251井的主要巖石力學特性與地應力縱向分布特征
由于縱向上各巖性地層存在顯著的巖石力學與地應力差異，在該儲層中進行壓裂改造，壓裂裂縫縱向延伸將可能受到高強度、高應力隔層的阻擋，從而降低裂縫的縱向溝通能力、限制儲層壓裂改造體積，難以達到預期壓裂效果。因此，可壓裂性評價及壓裂設計時，應對壓裂縫的縱向溝通能力進行評價、認識。
公式4~9 儲層可壓裂性評價模型
圖5 吉木薩爾凹陷JHW020井各級壓裂的縫網長度與縫網高度
圖6 吉木薩爾凹陷JHW020井的縫網體積、微地震事件數與可壓裂性指數的關系
結果表明，本文所建立的可壓裂性指數評價模型適用于蘆草溝組頁巖油儲層，分析結果具有一定可靠性，可為地質工程“甜點”區綜合評價以及壓裂選層、水平段分段分簇等壓裂設計提供基礎參考。
下載地址:巖石力學與工程蔡美峰
展開 Comsol-深部、干熱巖儲層水力壓裂熱流固-損傷耦合模型 ￥300
模型簡介：
考慮熱流固-損傷耦合效應，本案例建立了水力裂縫擴展模型，假設材料楊氏模量和抗拉強度滿足weibull分布，邊界施加應力條件，可運用于如下場景：
1、干熱巖儲層壓裂，流體介質可選擇水和二氧化碳，實現壓裂過程裂縫動態擴展模擬；
2、干熱巖儲層采熱開發，分析熱流固-損傷耦合效應對采熱的影響；
3、深部頁巖儲層壓裂，實現水和二氧化碳壓裂裂縫擴展模擬；
4、其他熱流固耦合問題。
部分研究結果圖：
初始楊氏模量分布
損傷分布
壓力分布
溫度分布
參考文獻：
[1] Wei Zhang, Tian-kui Guo, Zhan-qing Qu, et al. Research of fracture initiation and propagation in HDR fracturing under thermal stress from meso-damage perspective. Energy, 2019, 178, 508-521
[2] Lin Wu, Zhengmeng Hou, Yachen Xie, et al. Fracture initiation and propagation of supercritical carbon dioxide fracturing in calcite-rich shale: A coupled thermal-hydraulic-mechanical-chemical simulation.
展開 COMSOL實現水力壓裂過程中復雜裂縫擴展
目前使用comsol實現水力壓裂的方法主要是相場法與連續介質損傷方法，相場法的實現比較復雜，不過一些學者已經把模型代碼部分開源，幫助我們學習。連續介質損傷方法發展的比較早，其中國產軟件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，對于頁巖、花崗巖水力壓裂一般使用脆性損傷模型。而對于煤這種軟巖，脆性模型有時候并不適用。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。相場法模型應用在彈性模量與強度比較低的巖石壓裂過程中，很容易出現模型不收斂現象。相場法主要用在彈模比較大的且以張拉破壞為主的巖石壓裂過程中，對于軟煤可能存在失效的問題。
RFPA比較適用于脆性巖石的壓裂或者破壞，模擬出來的效果也比較好，但是應用在煤的壓裂時，形成的裂縫很寬，并不能很好的反映壓裂效果。我目前借助使用比較多的COMSOL with Matlab平臺，初步實現了實驗室和現場中裂隙煤體中復雜裂縫擴展的模擬。模型中很大的問題，也是收斂問題，主要的參數與方程來自與公開發表的文獻。該模型使用的主要方程是線彈性軟化損傷方程與裂隙本構方程。水力裂縫與天然裂縫之間的相互作用，是模型的難點。comsol中的裂隙流模塊，可以實現裂隙中水流動。在5.6之前的版本中，固體力學模塊中有彈性薄層接口，這個接口可以自定義裂隙的本構方程。基于裂隙的本構模型，可以獲得裂隙表面的法向應力與剪切應力，從而實現裂隙的閉合與張開，具體方程可以參考Qinghua Lei在IJRMMS上發表的論文。使用零厚度的線段或者平面來代替裂隙，煤巖的損傷主要發生在基質中，天然裂隙或其他節理不會出現損傷。使用矩形或者很薄的長方體表征裂隙，可以設置裂隙的強度參數和根據破壞準則判斷破壞類型。不過，使用成百上千的矩形或者長方體的話，網格單元數量比較多，對計算機配置有較高的要求。
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