考虑分形裂纹弯折效应和长度效应的水力压裂裂缝扩展机理

摘要

为了更加准确地认识裂缝分形扩展对水力压裂的影响,针对传统的线性扩展模型,考虑分形裂纹弯折效应和长度效应,重新推导了裂缝在分形扩展下的断裂韧性表达式,从而导出新的水力裂缝缝宽方程以及水力裂缝扩展所需的缝内净压力表达式.理论分析表明,裂缝扩展弯折角越大,分形维数越大;与水力裂缝线性扩展模型相比,考虑裂缝的分形裂纹弯折效应和长度效应后,水力裂缝扩展所需的缝内净压力更大.与裂缝线性扩展模型相比,裂缝分形扩展模型计算得到的缝宽在裂缝的前80％部分是减小的,只有在靠近裂缝端部缝宽是增加的,即用线性扩展模型算出的缝宽较实际情况偏大,所以线性扩展模型中能够安全通过的支撑剂在实际情形中可能形成桥堵.