水力压裂过程中天然裂缝损伤演化特征—基于近场动力学的水-力耦合模型

水力压裂技术被广泛应用于地下资源的开采中，在其施工过程中由压裂改造引起的天然裂缝宽度变化对水力压裂的改造效果至关重要。为探明水力压裂过程中裂缝宽度演化特征及其影响因素，本文通过Peridynamics(PD)方法建立了流体注入对天然裂缝宽度变化、渗流场演化及位移场分布影响机制的水—力耦合模型。通过将计算结果与经典案例中的解析解及前人研究进行对比，验证了模型的准确性。在此基础上开展了不同裂缝初始宽度、流体粘度及裂缝倾角的数值模拟。数值结果表明裂缝宽度的变大或流体粘度的减小都能增加天然裂缝中的孔隙水压力，进而获得更好的天然裂缝改造效果。同时，裂缝宽度与流体粘度也对裂缝宽度的变化速率有着直接影响。裂缝倾角对裂缝中孔隙水压力的影响较小，但对裂缝周围的位移场具有直接影响。