使用完全耦合离散元法对节理岩层的水力压裂建模

在水力压裂处理过程中，页岩储层中的沉积层理和预先存在的节理可能导致裂缝的偏移和流体的分流，最终导致意想不到的裂缝模式。为了评估这些因素对压裂响应的影响，使用离散元法模拟进行了综合研究。通过将导致固有各向异性的沉积层理理想化为单个水平光滑节理并模拟具有连续光滑节理接触的任何预先存在的节理，以完全耦合的方式对层理、预先存在的节理和诱发裂缝之间的相互作用进行建模。首先对模型进行校准，以再现现场各向异性岩石的力学特性。这些模拟的结果表明，地层的各向异性促进了沿沉积层理的裂缝生长。节理特征（即方向、孔径和愈合条件）可能对水力压裂作业期间页岩地层的行为产生重大影响。在本研究考虑的应力状态下，开口水平节理在裂缝扩展过程中的作用比地应力更重要。关节中的愈合为骨折传播形成了屏障，这可能足以导致骨折偏离首选方向。这项研究揭示了可能影响水力裂缝扩展的重要因素，因此可以作为未来更详尽研究的数值基础，例如具有现实裂缝网络和更复杂注入场景的模型。