水力壓裂的案例
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(fā)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(fā)的革命性增產措施，而且在地熱能開發(fā)、煤礦瓦斯抽放等領域也發(fā)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(yōu)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(jiān)測，可以對水力壓裂的效果進行監(jiān)測，但這僅僅是一種后處理過程，無法進行預測和優(yōu)化，因此水力壓裂數值模擬是優(yōu)選儲層改造措施和優(yōu)化產量的基本手段。
德國Dynardo公司開發(fā)Hydraulic Fracturing
Simulator是目前唯一可以對三維節(jié)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(yōu)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(xiàn)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(yōu)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(fā)的巖土非線性本構與算法庫，實現(xiàn)了復雜三維節(jié)理巖體的斷裂與擴展分析。
展開 ABAQUS水力壓裂模擬|XFEM和Cohesive方法-多縫、交叉縫、體積縫、轉向縫、縫間干擾
ABAQUS水力壓裂模擬|XFEM和Cohesive方法
by 星辰北極星
關鍵字：單縫、多縫、交叉縫、體積縫、轉向縫、縫間干擾、儲隔層
水力壓裂，對于石油工程的朋友并不陌生，它是石油開采和增產的重要手段；也廣泛應用于地熱開采、地基處理等領域。由于畢業(yè)于石油大學，所以有很多機會接觸這方面的問題，也關注著ABAQUS在壓裂領域的應用。這個專題將分享自己在水力壓裂仿真中的一些積累，希望大家喜歡。
【主要內容】
一、課程概述
二、仿真要點介紹
2.1 ABAQUS水力壓裂模擬常用仿真方法
2.2 地應力平衡分析（Geostatic）
2.3 滲流-位移耦合分析（Soils）
2.4 材料與單位制講解
2.5 特殊的輸出需求與定義
2.6 交叉裂縫處理
三、實例講解
3.1 基于Cohesive單元的二維水力壓裂模擬
3.2 基于Cohesive單元的三維水力壓裂模擬
3.3 水力裂縫與天然裂縫相交模擬-Cohesive單元法
3.4 裂縫發(fā)育地層的水力壓裂模擬-Cohesive單元法
3.5 基于XFEM的水力裂縫轉向模擬
3.6 基于XFEM的水平井多段壓裂裂縫的縫間干擾問題研究
視頻地址：https://i.xue.taobao.com/detail.htm?spm=a2174.7765247.0.0.OHNzvF&courseId=89321
【二維水力壓裂模擬（Cohesive）】
通過這個簡單的案例講述采用Cohesive單元模擬水力壓裂的基本技巧，讓大家掌握注液、停泵憋壓等基本設置，以及前后處理的一些技巧。
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
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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(xù)不停地向油層擠注壓裂液，裂縫就會繼續(xù)向油層內部擴張。
展開 
COMSOL實現(xiàn)水力壓裂過程中復雜裂縫擴展
目前使用comsol實現(xiàn)水力壓裂的方法主要是相場法與連續(xù)介質損傷方法，相場法的實現(xiàn)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(xù)介質損傷方法發(fā)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(xiàn)模型不收斂現(xiàn)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(xiàn)了實驗室和現(xiàn)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(fā)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(xiàn)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(xiàn)裂隙的閉合與張開，具體方程可以參考Qinghua Lei在IJRMMS上發(fā)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(fā)生在基質中，天然裂隙或其他節(jié)理不會出現(xiàn)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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ABAQUS中非均質煤巖體的水力壓裂模擬 ￥80
今天給大家?guī)硪粋€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(tài)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(tài)的最好方法，這篇論文使用ABAQUS通過二次開發(fā)實現(xiàn)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(xiàn)方法
2、多射孔多注入點的集中流量注入實現(xiàn)
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(jié)點上，給這個節(jié)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 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(fā)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(qū)域）進行細化分割。
2.在mesh的時候在裂縫區(qū)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！
基于abaqus擴展有限元模擬水力壓裂 ￥9.9
該案例模擬含有原生裂縫的水力壓裂的裂紋擴展。該案例付費內容含有2017版abaqus的cae和odb文件供大家學習參考。
相場法與水力壓裂-文獻和comsol案例 ￥88
相場法與水力壓裂的相關文獻和comsol軟件案例，comsol版本為5.5，低版本無法打開
案例1 單一裂縫延伸
模型尺寸30m×15m
案例2 兩簇壓裂
兩簇裂縫排量相同，不考慮流量在裂縫間的動態(tài)分配
模型尺寸30m×30m
案例3 三簇壓裂-對稱
三簇裂縫排量相同，不考慮流量在裂縫間的動態(tài)分配
模型尺寸60m×15m
案例4 三簇壓裂-完全
三簇裂縫排量相同，不考慮流量在裂縫間的動態(tài)分配
模型尺寸30m×30m
案例5 水力裂縫與垂直天然裂縫相交
案例6 水力裂縫與傾斜裂縫相交
相關書籍和論文
展開 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(xiàn)裂紋損傷現(xiàn)象，相對于試驗，這是仿真無與倫比的巨大優(yōu)勢。本文通過ABAQUS分析技術，應用cohesive單元來模擬水力裂縫的現(xiàn)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 基于Cohesive方法的斷裂仿真
支持二維（三角形、四邊形單元）、三維（六面體、楔形體、四面體單元）一階實體單元之間嵌入Cohesive單元層；
嵌入方式多樣化，支持：全局單元面、全局幾何面、Set集合、手選幾何面和手選單元面五種嵌入區(qū)域；
支持零厚度和非零厚度Cohesive單元嵌入，（四面體單元除外）；
支持滲流和非滲流Cohesive單元嵌入，可實現(xiàn)復雜縫網壓裂模擬。
案例3.5.1
雙懸臂梁撕裂模型
通常實驗中通過該方法測試獲得材料膠結面的I型開裂斷裂參數。在本案例中，分別采用了Cohesive接觸-顯示求解、Cohesive接觸-隱式求解、以及Cohesive單元-隱式求解三種方法進行模擬，一方面可以了解不同方法如何進行模型的建立；另一方面對比不同建模方式的差異和結果的差異，讓大家有更深刻的認識。
案例3.5.2
Cohesive接觸在貨物運輸中的應用
基于Cohesive接觸的最大特征，講述了其在貨物運算中的應用，模擬吸力或點磁力的階段性存在。
案例3.5.3
基于Cohesive單元的二維水力壓裂模擬
水力壓裂模擬方法有很多，ABAQUS提供了很多實現(xiàn)方法，其中常用的是：基于Cohesive滲流單元的模擬方法和基于XFEM(擴展有限元)的模擬方法；本節(jié)則通過一個簡單的二維水力壓裂模擬，讓大家了解Cohesive滲流單元。后續(xù)將錄制單獨課程：ABAQUS水力壓裂模擬專題，供大家參考學習。
本案例展示了儲隔層條件下的水力壓裂模型建立過程的一些細節(jié)。
展開 