水力裂缝与天然裂缝相互作用的综合模型：解析和数值解

本文建立了一个综合模型，将解析解和数值解相结合，用于研究水力裂缝（HF）和天然裂缝（NF）之间的相互作用。提出了一种新的解析解，以分析考虑流体滞后和HF尖端附近的应力奇异性的相互作用机理，并预测当传播尖端到达界面且流体前沿保持更远时HF是否穿过NF。基于位移不连续性法和有限体积法，导出了一种新的数值解，以解决岩石变形、流体传输、应力干扰、界面滑移和张开的耦合问题，并研究流体前沿到达界面后HF和NF之间的相互作用。在综合模型的基础上，对关键影响参数进行了敏感性分析。分析表明，在高主应力差、高交角、高界面摩擦、高注入速率、高压裂液粘度和低初始电导率条件下，HF倾向于穿过NF。此外，HF的形态受两个工程参数（注入速率和压裂液粘度）的显著影响。这两个参数的乘积的相同值在相同的注入流体体积时导致相同的HF形态。新的综合模型通过已发布的分析和数值标准以及实验室试验进行了验证。