基于PPCZ模型的KGD水力压裂数值模拟

Pore pressure cohesive zone模型以Barenblatt裂尖黏聚力模型为基础,考虑了裂尖断裂过程区对裂缝扩展的影响,对模拟水力裂缝扩展问题具有一定优势。采用该数值模型对KGD水力压裂问题进行研究,验证了模型模拟KGD水力裂缝的能力,分析了裂尖断裂过程区及流体黏度μ对裂缝扩展的影响,揭示了排量Q_0、黏度μ和注入时间t三者之间的联系。研究表明:(1)断裂过程区对压裂结果有较大影响,其内在原因是:随着裂缝刚度K_(nn)的变化,缝内流体不同程度地渗透到裂尖断裂过程区,改变了裂尖断裂的难易程度和缝内流体压力的响应行为;(2)流体黏度增加导致缝内净压力和缝宽的增加、缝长的减小;(3)对于两种主控型水力裂缝,排量Q0、黏度μ和注入时间t之间存在着内在联系:μQ_0不变、Q_0t不变情况下,最终可得相同的缝压、缝宽和缝长值;(4)相比于弹性状态,弹塑性状态下的岩体需要更高的缝内净压力,才能使得岩体开裂扩展。数值模型具有模拟不同类型水力压裂的能力。