| 摘要 | 第4-6页 |
| Abstract | 第6-8页 |
| 第1章 绪论 | 第12-27页 |
| 1.1 背景和意义 | 第12-13页 |
| 1.2 研究现状 | 第13-22页 |
| 1.2.1 复杂网络裂缝延伸认识历史及现状 | 第13-14页 |
| 1.2.2 天然裂缝对水力裂缝延伸影响研究现状 | 第14-17页 |
| 1.2.3 复杂网络裂缝延伸模拟模型研究现状 | 第17-22页 |
| 1.3 研究目标、研究内容及技术路线 | 第22-24页 |
| 1.3.1 研究目标 | 第22-23页 |
| 1.3.2 研究内容 | 第23页 |
| 1.3.3 研究技术路线 | 第23-24页 |
| 1.4 论文的主要创新成果 | 第24-27页 |
| 第2章 裂纹问题的XFEM理论 | 第27-60页 |
| 2.1 线弹性断裂力学基础 | 第27-31页 |
| 2.2 XFEM的位移模式 | 第31-37页 |
| 2.2.1 孤立裂纹XFEM位移模式 | 第31-34页 |
| 2.2.2 分支裂纹和交叉裂纹XFEM位移模式 | 第34-37页 |
| 2.3 XFEM的有限元方程 | 第37-41页 |
| 2.3.1 控制方程 | 第37-39页 |
| 2.3.2 有限元离散方程 | 第39-41页 |
| 2.4 XFEM的数值实现 | 第41-53页 |
| 2.4.1 裂纹位置表征和跟踪 | 第41-43页 |
| 2.4.2 加强节点类型判断 | 第43-44页 |
| 2.4.3 单元刚度矩阵及整体刚度矩阵 | 第44-45页 |
| 2.4.4 数值积分方案 | 第45-46页 |
| 2.4.5 裂隙面接触算法 | 第46-49页 |
| 2.4.6 应力强度因子的计算 | 第49-52页 |
| 2.4.7 XFEM的MATLAB程序设计 | 第52-53页 |
| 2.5 数值试验 | 第53-59页 |
| 2.5.1 半无限大板边裂纹单轴受拉 | 第53-55页 |
| 2.5.2 无限大板十字裂纹双轴受拉 | 第55-56页 |
| 2.5.3 压剪裂纹 | 第56-58页 |
| 2.5.4 水压裂纹 | 第58-59页 |
| 2.6 小结 | 第59-60页 |
| 第3章 基于XFEM的裂缝性储层渗流-应力耦合 | 第60-109页 |
| 3.1 裂缝性多孔介质渗流-应力耦合机理 | 第60-64页 |
| 3.1.1 基质岩体的流固耦合机理 | 第61-62页 |
| 3.1.2 裂缝的流固耦合机理 | 第62-64页 |
| 3.2 XFEM框架下的裂缝性储层渗流-应力耦合有限元模型 | 第64-89页 |
| 3.2.1 饱和裂缝性多孔介质多相流体渗流-应力耦合控制方程 | 第64-70页 |
| 3.2.2 边界条件及初始条件 | 第70-71页 |
| 3.2.3 渗流-应力耦合有限元方程 | 第71-89页 |
| 3.3 流固耦合扩展有限元方程的求解 | 第89-90页 |
| 3.4 裂缝性多孔介质渗流-应力耦合算例分析 | 第90-107页 |
| 3.4.1 裂缝性多孔介质单相渗流分析 | 第90-95页 |
| 3.4.2 裂缝性储层压裂液两相渗滤行为分析 | 第95-100页 |
| 3.4.3 裂缝性多孔介质单相流体渗流-应力耦合分析 | 第100-107页 |
| 3.5 小结 | 第107-109页 |
| 第4章 裂缝性多孔介质体积压裂裂缝扩展延伸准则 | 第109-120页 |
| 4.1 复合型裂纹的断裂准则 | 第109-117页 |
| 4.1.1 裂纹延伸方向和失稳判据 | 第109-110页 |
| 4.1.2 水力裂缝与天然裂缝的相互作用准则 | 第110-114页 |
| 4.1.3 相交作用算例分析 | 第114-117页 |
| 4.2 裂纹延伸步长 | 第117页 |
| 4.3 边界算法和裂纹聚合算法 | 第117-118页 |
| 4.3.1 边界算法 | 第117-118页 |
| 4.3.2 裂纹聚合算法 | 第118页 |
| 4.4 小结 | 第118-120页 |
| 第5章 基于XFEM的渗流-应力-裂缝延伸全耦合 | 第120-146页 |
| 5.1 复杂水力裂缝网络扩展延伸计算流程 | 第120-124页 |
| 5.2 模型可靠性验证 | 第124-137页 |
| 5.2.1 算例一 | 第125-128页 |
| 5.2.2 算例二 | 第128-132页 |
| 5.2.3 敏感性分析 | 第132-137页 |
| 5.3 室内实验尺度模拟 | 第137-145页 |
| 5.3.1 天然裂缝对水力裂缝延伸的影响 | 第137-140页 |
| 5.3.2 水平井分段压裂 | 第140-145页 |
| 5.4 小结 | 第145-146页 |
| 第6章 结论与建议 | 第146-149页 |
| 6.1 结论 | 第146-148页 |
| 6.2 建议 | 第148-149页 |
| 附录A 相互作用积分计算应力强度因子 | 第149-154页 |
| 致谢 | 第154-156页 |
| 参考文献 | 第156-169页 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及科研成果 | 第169-170页 |
