高应力条件下天然裂缝对水力裂缝的影响研究
| 摘要 | 第3-4页 |
| ABSTRACT | 第4页 |
| 第1章 绪论 | 第8-15页 |
| 1.1 水力压裂技术简介 | 第8-9页 |
| 1.2 水力压裂技术国内发展历程 | 第9-10页 |
| 1.3 水力压裂数学模型的发展 | 第10-13页 |
| 1.3.1 二维压裂模型 | 第10-12页 |
| 1.3.2 拟三维模型 | 第12-13页 |
| 1.3.3 真三维模型与UFM模型 | 第13页 |
| 1.4 本文的研究意义 | 第13-15页 |
| 第2章 水力裂缝遇天然裂缝扩展准则 | 第15-33页 |
| 2.1 三维空间下水力裂缝遇天然裂缝扩展准则 | 第15-29页 |
| 2.1.1 符号约定与坐标旋转 | 第17-21页 |
| 2.1.2 裂缝几何模型描述 | 第21-23页 |
| 2.1.3 天然裂缝自开启的准则判定 | 第23-25页 |
| 2.1.4 水力裂缝遇天然裂缝时的准则判定 | 第25-27页 |
| 2.1.5 准则结果验证 | 第27-29页 |
| 2.2 裂缝本构模型 | 第29-33页 |
| 2.2.1 基本概念 | 第29-30页 |
| 2.2.2 法向刚度、切向刚度与法向应力的关系 | 第30-31页 |
| 2.2.3 切向位移引起的剪胀位移 | 第31页 |
| 2.2.4 缝宽的计算 | 第31-32页 |
| 2.2.5 模型验证 | 第32-33页 |
| 第3章 基于离散单元法的水力压裂扩展模拟 | 第33-62页 |
| 3.1 离散元简介 | 第33-42页 |
| 3.1.1 基本假设 | 第33页 |
| 3.1.2 离散单元法简介 | 第33-34页 |
| 3.1.3 离散元物理模型 | 第34-38页 |
| 3.1.4 初边值条件 | 第38页 |
| 3.1.5 离散元接触本构关系 | 第38-42页 |
| 3.2 离散元流固耦合模型与天然裂缝模拟 | 第42-45页 |
| 3.2.1 流动方程 | 第42-43页 |
| 3.2.2 压力方程 | 第43-44页 |
| 3.2.3 流固耦合方程 | 第44页 |
| 3.2.4 算法稳定性 | 第44-45页 |
| 3.3 相似准则 | 第45-58页 |
| 3.3.1 相似性原理的推导 | 第46-49页 |
| 3.3.2 2D条件下相似性条件的讨论 | 第49-51页 |
| 3.3.4 相似性理论的验证 | 第51-57页 |
| 3.3.5 结论 | 第57-58页 |
| 3.4 基于离散元方法模拟水力裂缝的二维扩展 | 第58-62页 |
| 3.4.1 模型设置与基本假设 | 第58-59页 |
| 3.4.2 水力裂缝遇天然裂缝扩展模拟 | 第59-60页 |
| 3.4.3 扩展准则与模型的对照与讨论 | 第60-62页 |
| 第4章 水力裂缝在天然裂缝缝网中的扩展情况分析 | 第62-76页 |
| 4.1 水力压裂真三轴室内实验方法简介 | 第62-69页 |
| 4.1.1 实验装置简介 | 第62-65页 |
| 4.1.2 试件制备装置 | 第65-66页 |
| 4.1.3 试件制备 | 第66-67页 |
| 4.1.4 压裂液制备 | 第67页 |
| 4.1.5 实验方案 | 第67-69页 |
| 4.2 室内实验结果分析 | 第69-73页 |
| 4.2.1 不同裂缝长度的影响 | 第69-70页 |
| 4.2.2 不同裂缝密度的影响 | 第70-71页 |
| 4.2.3 不同水平地应力差条件下的影响 | 第71-73页 |
| 4.3 水力裂缝在天然裂缝缝网中扩展的离散元模拟 | 第73-76页 |
| 4.3.1 模型设置 | 第73页 |
| 4.3.2 低应力水平下的模拟结果 | 第73-74页 |
| 4.3.3 高应力水平下的模拟结果 | 第74-76页 |
| 第5章 结论与展望 | 第76-78页 |
| 参考文献 | 第78-81页 |
| 致谢 | 第81页 |
