采用基于XFEM的CZM方法研究了具有过渡带的横观各向同性层状页岩地层中水力裂缝垂向扩展行为

过渡带定义为层状地层在垂直剖面上具有一定厚度、非均质性强、各向异性的界面，对水力裂缝( HF )高度扩展影响较大。本文利用基于黏聚力区模型( CZM )的扩展有限元法( XFEM )建立了含过渡区横观各向同性层状页岩的数值模型，研究了地应力、倾角、过渡区各向异性和抗拉强度、页岩基质各向异性、注入速率等因素对裂缝垂向扩展行为的影响。定义了过渡区无量纲裂缝偏移距( DFODT )和无量纲裂缝高度( DFH )，定量评价了水力裂缝垂向扩展的结果。数值结果表明，过渡区可诱导HF在层内和层间发生转向和扭曲，显著改善断裂迂曲程度。同样，DFODT越大，DFH越小。过渡区各向异性和有效垂直应力差系数对DFODT影响最大，页岩各向异性和注入速率对DFH影响最大，而过渡区抗拉强度对DFODT和DFH的影响相对较弱。