水力裂缝与天然裂缝近井眼相互作用的混合模式裂缝模型

水力裂缝(HF)和天然裂缝(NF)之间的相互作用是水力压裂中最基本的现象之一。HF和NF之间的近井相互作用显著影响压裂相关作业，包括注入流体流、支撑剂输送和油井产能。然而，压裂模式的性质以及水力-机械耦合给解决这一问题带来了巨大的困难和挑战。文献综述表明，对近井眼相互作用的研究很少，尤其是考虑到完全耦合的水力-机械混合模式压裂过程。本文提出了一种新的断裂模型，将莫尔-库仑准则与内聚裂纹模型相结合。该模型通过内部FORTRAN子程序在ABAQUS求解器中实现。岩石基质和粘性裂缝界面均与流体流动耦合。然后通过将结果与解析解和实验结果进行比较，验证了所开发的模型。此外，还研究了接近角、NF位置、地应力、NF的内聚强度和摩擦角以及流速对近井相互作用的影响。通过数值方法再现了三种相互作用模式，即交叉、偏转和偏移。裂纹向NF的偏转是剪切主导的混合模式断裂。井筒中的高注入压力倾向于驱动HF穿过靠近井筒的NF。NF的内聚强度和摩擦角越小，偏移率越大。当与HF相交时，低注入流速有助于激活井筒附近的天然裂缝。