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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)壓裂過程裂縫動(dòng)態(tài)擴(kuò)展模擬；2、干熱巖儲(chǔ)層采熱開發(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)水和二氧化碳壓裂裂縫擴(kuò)展模擬；4、其他熱流固耦合問題。

不過，使用成百上千的矩形或者長(zhǎng)方體的話，網(wǎng)格單元數(shù)量比較多，對(duì)計(jì)算機(jī)配置有較高的要求。COMSOL中比較容易生成離散裂隙網(wǎng)絡(luò)（DFN)，模型計(jì)算量會(huì)小一些。 下面幾幅圖是實(shí)驗(yàn)室、現(xiàn)場(chǎng)水力壓裂裂縫擴(kuò)展的效果展示圖。

1.1 基本方程 在離散元法中，單元之間需要滿足力學(xué)方程和運(yùn)動(dòng)方程。

"100%"><jsk id="C_Play100081fcd66c71f093e56632b68f0102" videoid="100081fcd66c71f093e56632b68f0102" duration="5秒"><img src="https://img.jishulink.com/static/web/youku-case.png"></jsk></div><p>用cohesive單元法模擬三維水力壓裂過程

這一簇射孔在際水力壓裂中是一個(gè)分隔段，我們需要將中間四個(gè)注液點(diǎn)耦合到一個(gè)節(jié)點(diǎn)上，給這個(gè)節(jié)點(diǎn)設(shè)置集中注液流量，被耦合的四個(gè)點(diǎn)根據(jù)孔隙壓力自己平衡每個(gè)點(diǎn)的注液流量。

目前，水平井分段多簇壓裂技術(shù)已成為開發(fā)非常規(guī)低滲透油氣藏最有效的增產(chǎn)改造手段。下圖為貝克休斯對(duì)水平井多裂縫壓裂過程的模擬：Abaqus主要提供基于孔壓Cohesive單元和XFEM兩種水力壓裂模擬方法：下圖為埃克森美孚的水力壓裂驗(yàn)證算例。

<p><strong style="background-color: rgba(0, 0, 0, 0);">【引言】</strong></p><p>在頁(yè)巖油開采的競(jìng)技場(chǎng)上，水力壓裂技術(shù)曾被譽(yù)為“解鎖地下黑金的鑰匙”，但隨之而來的水資源消耗、化學(xué)污染和低效裂縫預(yù)測(cè)等問題，正讓這把鑰匙逐漸生銹。

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，一般來說，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。

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(nèi)部壓裂的仿真中同樣如此，通過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)，這是仿真無與倫比的巨大優(yōu)勢(shì)。本文通過ABAQUS分析技術(shù)，應(yīng)用cohesive單元來模擬水力裂縫的現(xiàn)象。

cohesive單元參數(shù)：彈性類型為面作用力，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1e-14m/Pas，間隙流類型為Newtonian，粘性0.1Pas。指派單元類型中cohesive單元粘性及厚度為0.01。

研究流程：1、對(duì)熱塑管封裝的圓柱形試樣加載圍壓及軸向壓力（圖1，圖2）；2、對(duì)高度與直徑比值為 0.25～0.75的圓柱試樣進(jìn)行巴西劈裂測(cè)試（圖3）；3、分析巖石力學(xué)與地應(yīng)力縱向分布特征（公式1，公式2，公式3，圖4）；4、儲(chǔ)層可壓裂性評(píng)價(jià)（公式4，公式5，公式6，公式7，公式8，公式9）；5、驗(yàn)證可壓裂性評(píng)價(jià)方法的可靠性（圖5，圖6）。

11、應(yīng)用comsol分析多分支縫壓裂應(yīng)力分布正常生產(chǎn)井開采時(shí)孔眼處一定存在流體從地層中流出，因此只考慮地應(yīng)力分析的孔眼應(yīng)力是不符合實(shí)際的，應(yīng)該考慮流固耦合。固體位移對(duì)滲流場(chǎng)有影響，同時(shí)滲流場(chǎng)變化又對(duì)固體位移產(chǎn)生影響，相互交叉，相互影響。水力壓裂過程也是一個(gè)流固耦合作用過程。根據(jù)力學(xué)模型，應(yīng)用Comsol軟件完成該問題的數(shù)值模擬，選擇多孔彈性物理場(chǎng)（即流固耦合場(chǎng)）、以致密砂巖儲(chǔ)層為例。

優(yōu)化非常規(guī)油氣儲(chǔ)備的碳?xì)浠衔锷a(chǎn)和裝置開發(fā)成本 工程師可將節(jié)理巖體的結(jié)構(gòu)力學(xué)、流體流動(dòng)分析與敏感度、參數(shù)分析結(jié)合起來，優(yōu)化水力壓裂法。采用這種方法，企業(yè)可以在增產(chǎn)與裝置開發(fā)成本中獲得平衡，從而實(shí)現(xiàn)更有效率的水力壓裂設(shè)計(jì)和增產(chǎn)措施。運(yùn)用仿真技術(shù)掌握水力壓裂性能要素，可以獲得高成本效益的水力壓力策略，并在預(yù)算內(nèi)獲得更加優(yōu)質(zhì)的開采曲線。

目前，水平井分段多簇壓裂技術(shù)已成為開發(fā)非常規(guī)低滲透油氣藏最有效的增產(chǎn)改造手段。下圖為貝克休斯對(duì)水平井多裂縫壓裂過程的模擬：Abaqus主要提供基于孔壓Cohesive單元和XFEM兩種水力壓裂模擬方法：下圖為埃克森美孚的水力壓裂驗(yàn)證算例。

提供基于comsol的壓裂井開采數(shù)值模擬算例，可在此基礎(chǔ)上熟悉壓裂開采模擬方法，進(jìn)行油藏開采和地?zé)衢_采等相關(guān)研究。下圖展示了開采模擬過程中地層壓力和流場(chǎng)的分布規(guī)律，需要的可以私信下單。另外，歡迎做相近方向的大佬交流指導(dǎo)，方向一致的可贈(zèng)送案例交流學(xué)習(xí)。具體鏈接附后