基于ABAQUS的水力压裂数值模拟

煤层气井的煤岩水力致裂过程是多孔介质下的流固耦合过程,通过abaqus中的soil模块,采用cohesive单元并结合现场实测数据建立了煤岩水力压裂三维裂缝扩展和起裂模型。使用最大正应力准则作为裂缝起裂准则,引入无量纲因子D作为裂缝的扩展准则,考虑了压裂液在cohesive单元中的切向以及上下表面的流动并给出了相应的流体方程。数值模拟结果表明:裂缝的最宽处在裂缝的中部,裂缝宽度沿着缝高上下减小,横截面为椭圆形,这一裂缝形态与经典压裂模型PKN模型基本一致;沿着缝长方向上,孔隙压力几乎不变,垂直裂缝方向上有着较大的孔隙压力梯度;裂缝在扩展初期裂缝宽度和高度迅速增大;在裂缝扩展初期,裂缝只会在目标层中扩展,在缝高保持不变缝长延伸到一定程度时,缝高开始变化,突破上下隔层,不利于缝高的控制以及压裂效果的改善。