KGD、PKN和修改的P3D水力压裂设计模型的计算与对比

水力压裂设计的模型建立和模拟计算对压裂施工有着重要的意义。对矿场最常用的2种二维水力压裂设计模型(KGD、PKN)和拟三维模型(P3D)进行了分析,对拟三维模型进行了一些修改以得到真正的三维结果。并通过使用MATLAB脚本语言编制程序求解KGD、PKN和修改的P3D模型,利用MATLAB方便的三维图形绘制工具将结果可视化展示。对比3种模型的结果得出结论:拟三维压裂模型相比二维的KGD、PKN模型能反映出更多的裂缝信息;修改的拟三维模型相比三维模型更能真实地反映压裂施工的实际情况;PKN模型和KGD模型在内在力学机理上有着显著的差别,但是在某些相似的条件下(不考虑滤失的情况)所得到的结果在趋势上是一致的;修改的拟三维模型中,裂缝在缝长方向由半圆形变成半椭圆形,在缝宽方向上这个趋势不明显。该计算模型与结论对水力压裂数值模拟的深度研究具有指导意义。

水压致裂原地应力测量流体力学因素的理论分析

水压致裂原地应力测量技术的在各行业都得到了广泛的应用,对于提高该方法测量精度的需求日益突出。本文通过梳理水压致裂技术的发展历程,总结出原地应力测量过程中受到流体力学因素的影响,包括流体速率、水力摩阻、粘度、密度和压缩性等五个方面。同时基于KGD和PKN模型,对水压致裂原地应力测量过程中的流体速率和粘度流体力学因素作了理论公式和赋值分析,发现裂缝长度和孔内压力随粘度增高而增大;裂缝长度随速率的增高而增大;因使用条件不同,不同的模型表现出的孔内压力与速率的关系存在差别。通过两种破裂力学模型对流体力学因素进行理论分析,为水压致裂原地应力测量的流体力学影响因素分析提供了借鉴意义。