应力转向条件下水力压裂的三维数值模拟分析

摘要

为研究应力转向条件下水力压裂裂纹的扩展规律，基于有限元数值计算方法及三维应力条件下渗流-损伤-应力（应变）理论模型，分别建立3组不同围压及转向条件下水力压裂的并行计算数值模型。计算结果表明：在扩展形式上，固定围压条件下的水力裂缝扩展方向性显著，裂缝分叉后以直行状态继续扩展；而转向应力条件下的水力裂缝随着地应力的转向发生明显偏转。由于地应力转向前初始裂纹的非对称性，工况3条件下3条水力裂纹的水压力会随着地应力的转向发生相应的变化，且裂纹稳定扩展压力小于破裂压力。用声发射方法研究了水力压裂的破裂过程，结果表明水力裂缝的产生与扩展都是拉应力作用的结果，可以用声发射次数作为预测失稳的依据。