页岩压裂裂缝扩展

要实现最大化的缝网改造，必须开展压裂过程中复杂裂缝扩展规律和控制理论方面的研究，这对指导现场压裂施工设计、水力裂缝扩展行为的预测以及压后产能预测具有重要的指导意义。人工裂缝和天然裂缝的相交耦合关系是此类问题的关键。

页岩压裂裂缝扩展

• 水力裂缝与天然裂缝相交问题
• 固体断裂
• 液体流动
• 气体扩散
• 展望
  • 大力改进和创新大物模实验系统和实时监测技术
  • 建立合适的页岩本构模型及其分裂、分叉准则
  • 基于应力和能量释放率准则研究多裂缝相互作用规律
  • 要考虑流固耦合、缝间干扰及液体滤失，建立局部应力场计算模型
  • 发展并创新复杂裂缝网扩展的数值模拟方法
• 研究现状
  • 只有在高应力差和高迎角的情况下，才会穿越天然裂缝， 在大多数情况下分支或被截留
  • 对于较低的地应力差、逼近角和摩擦系数，裂缝易发生剪切破坏
  • 缺陷对水力裂缝延伸方向的影响很小，但却可能在岩石内缺陷处发生延伸
• 研究手段
  • 实验研究
    • 大物模试验系统
    • 声波监测技术
    • CT扫描
  • 理论研究
    • Warpinski准则
    • Blanton准则
    • Renshaw准则
    • Zhou准则
    • Gu准则
    • 程万等三维判别准则
    • 王涛等基于给定参数的相交结果预测准则
  • 数值模拟
    • 基于边界元的位移间断法(DDM)
    • 基于有限元和非连续变形分析的流行元方法(NMM)
    • 基于解析或半解析裂缝模型的离散裂缝网方法(DFN)
    • 基于单位分解的扩展有限单元法(XFEM)
• 影响因素
  • 裂缝尺度（发育或分布）
  • 岩石各向异性特性
    • 岩性突变
  • 地应力场（水平应力差）
  • 裂缝相交角
  • 应力干扰
    • 岩石孔隙压力
    • 裂缝交汇处的应力分布
    • 裂缝尖端应力场
    • 作用在天然裂缝面上的应力场
  • 地质不连续面
    • 天然裂缝，层理，节理或断层
    • 摩擦系数
    • 渗透性
    • 抗剪强度
    • 断裂韧性
    • 地层缺陷
  • 缝间距和方向
  • 注液速率
  • 流体流动（水压、滞后）
• 扩展形态
  • 穿透扩展
  • 被截留
  • 转向延伸
  • 偏移穿透
• 流固耦合过程