熊 佩

(中石化华北油气分公司石油工程技术研究院， 郑州 450006)

裂缝扩展形态是水力压裂理论和现场实施所要考虑的重要因素，对裂缝偏转程度及扩展形态的合理判断是水力压裂成功实施的关键[1-2]。随着计算机仿真技术的发展，数值模拟以其独特的优势成为水力压裂研究的重要手段，而水力压裂数值模拟也从二维模拟发展到了全三维模拟[3]。常用的数值模拟方法有边界元法、非常规裂缝模型模拟法、离散化缝网模型模拟法和扩展有限元模拟法(XFEM)。这些方法各有优缺点，需经过针对性的改进才能更好地模拟真实的页岩储层压裂情况[4]。目前，扩展有限元模拟法多以cohesive单元为基础建立数值模拟简化模型，研究分析不同储层地质参数及天然裂缝发育地层对水力裂缝扩展的影响[5]。

对于水力压裂中孔隙介质的多场流-固耦合问题，可应用ABAQUS软件实现有效建模及求解。在水力裂缝扩展研究方面，目前多采用预设裂缝扩展路径的方式进行模拟分析，其缺点是不能真实地模拟裂缝转向及扩展动态，而扩展有限元法能够很好地弥补这一缺陷[6-7]。经过多年的发展与完善，扩展有限元法仿真技术日渐成熟，可有效地解决水力压裂中的流-固耦合问题[8-9]。

水力压裂裂缝的扩展规律对压裂设计具有重要的参考价值。目前水力压裂裂缝形态扩展研究尚未深入，裂缝扩展形态仍未明晰[10]，因此需要开展基于XFEM的裂缝扩展模拟研究。在本次研究中，将通过XFEM模拟裂缝的扩展形态，分析不同物性参数、施工参数对裂缝形态的影响规律。……