泵流量对纵向切槽水力压裂裂缝偏转的影响规律研究Influence of Pump Flow to Fracture Gauche of Hydraulic Fracturing with Cutting along Bore Direction
徐成,林健,王洋,石垚,杨建威
摘要(Abstract):
采用ABAQUS软件,建立了纵向切槽水力压裂裂缝扩展的有限元二维模型,分析了不同泵流量条件下纵向切槽水力压裂裂缝扩展规律。研究表明:裂缝开裂初期,受地应力差的影响,裂缝很快转向最大主应力方向;随着泵流量的大幅增加,裂缝的偏转情况得到减缓,曲率半径增大,偏转距明显增加,流量在120L/min以内时,增长速度较快;目前常用注水泵流量为90L/min,其裂缝偏转距为4.05m。结论对于实际的钻孔距设计和注水泵选取具有参考意义。
关键词(KeyWords): 纵向切槽;泵流量;定向水力压裂;偏转距;扩展路径
基金项目(Foundation): 国家重点研发计划(2017YFC0603003);; 中煤科工集团科技创新创业基金(2018MS021);; 煤炭科学研究总院科技创新基金项目(2016ZYMS011)
作者(Author): 徐成,林健,王洋,石垚,杨建威
DOI: 10.13532/j.cnki.cn11-3677/td.2019.01.003
参考文献(References):
- [1]康红普,范明建,高富强,等.超千米深井巷道围岩变形特征与支护技术[J].岩石力学与工程学报,2015,34(11):2227-2241.
- [2]郭相平.采动影响沿空掘巷小煤柱合理宽度与围岩控制技术[J].煤矿开采,2014,19(6):54-59.
- [3]姜鹏飞,代生福,刘锦荣,等.深部特厚煤层强采动巷道围岩综合应力场演化及支护对策[J].煤矿开采,2015,20(6):60-66.
- [4]张镇,林健, 范明建,等.强烈动压影响下的沿空留巷巷道加固技术[J].煤炭科学技术, 2010,38(6):14-17.
- [5]李庆文.动压条件下巷道失稳机理及支护技术研究[D].淮南:安徽理工大学,2010.
- [6]方新秋,何杰,何加省.深部高应力软岩动压巷道加固技术研究[J].岩土力学,2009,30(6):1693-1698.
- [7]冯彦军.煤矿坚硬难垮顶板水力压裂裂缝扩展机理研究及应用[D].北京:煤炭科学研究总院,2013.
- [8]吴拥政,康红普.煤柱留巷定向水力压裂卸压机理及试验[J].煤炭学报,2017,42(5):1130-1137.
- [9]林健,杨景贺,邵培森,等.一种可开合孔内纵向切槽装置[P].北京:CN104775813A,2015.
- [10]ZHANG G Q,CHEN M,WANG X S,et al.Influence of perforation on formation fracturing pressure[J].Petroleum Science,2004,1(3):56-61.
- [11]Behrmann L A,Elbel J L.Effect of perforations on fracture initiation[J].JPT.1991: 608-615.
- [12]门晓溪.岩体渗流-损伤耦合及其水力压裂机理数值试验研究[D].沈阳:东北大学,2015.
- [13]赵熙.页岩压裂裂纹三维起裂与扩展行为的数值模拟与实验研究[D].北京:中国矿业大学(北京),2017.
- [14]冯彦军,康红普.定向水力压裂控制煤矿坚硬难垮顶板试验[J].岩石力学与工程学报,2012,31(6):1148-1155.
- [15]Sepehri J,Soliman M Y,Morse S M.Application of extended finite element method to simulate hydraulic fracture propagation from oriented perforations[A].SPE Hydraulic FracturingTechnology Conference[C]. Society of Petroleum Engineers.The Woodlands,Texas,USA,2015.
- [16]Belytschko T, Black T.Elastic crack growth in finite elements with minimal remeshingf[J].International Journal for Numerical Method in Engineering, 1999, 45(5):601-620.
- [17]X.Y.Liu,Q.Z.Xiao,B.L.Karihaloo.XFEM for direct evaluation of mixed mode SIFs In homogeneous and bi-materials[J].International.Journal for Numerical Methods in Engineering,2004;59:1103-1118.
- [18]姜浒,刘书杰,何保生,等.定向射孔对水力压裂多裂缝形态的影响实验[J].天然气工业,2014,34(2):66-70.