页岩水力压裂过程近场动力学法数值模拟研究

摘要

页岩气作为一种新兴能源,在十三五中明确被提出将继续加大力度扶持.然而由于其深埋、致密性,页岩气难以逸出.目前,通过注入岩井中的高压液体来压裂岩石致使页岩气析出的水力压裂技术是最为有效的开采技术.对于水力压裂过程实施数值模拟不仅有助于深入理解其作用机理,还能通过有效的数值预测给出最优的工艺参数配置,显著降低成本,提高效益.然而,由于水力压裂涉及到网状裂纹的萌生、扩展、分叉和联合,传统模拟裂纹扩展的数值方法如扩展有限元法等难以对该问题实施有效的数值模拟.近场动力学方法作为一种新兴的基于非局部模型的数值计算方法,以积分方程替代传统微分方程,对于裂纹不需要做额外的特殊处理,因此其对于模拟多裂纹尤其页岩的网状裂纹具有强大优势.本文将采用近场动力学方法模拟页岩水力压裂过程,并依据模拟结果揭示水力压裂中各工艺参数的影响机理.