内聚单元法剪切硬化模型及其在裂缝性储层剪切水力裂缝建模中的应用

虽然内聚单元法已广泛应用于水力压裂建模，但岩石基质和天然裂缝的剪切强度和剪切破裂能随围压升高的硬化特性长期未应用于内聚单元的本构规律。本文提出并验证了剪切硬化模型和相应的用户子程序USDFLD。数值计算结果表明，剪切硬化模型对裂缝性储层初始地应力状态和剪切水力裂缝(SHF)扩展具有良好的模拟效果。本文分析和讨论了天然裂缝粗糙度、天然裂缝网络的方位角和应力场对SHF分布和剖面图的影响。结果表明，在裂缝性储层中，SHF是水力裂缝网络的重要组成部分，占18% ~ 61%，对提高水力裂缝网络的复杂性具有重要作用。SHF有可能成为裂缝网络的主要类型，这表明它在提高裂缝性储层导流能力方面的贡献不容忽视。随着粗糙程度的增加，水力裂缝网络的宏观宽度和主水力裂缝的弯曲度减小。高应力差是SHF发育的有利应力环境。随着裂缝性储层绝对围压的增大，剪切型水力裂缝成为主要裂缝的可能性增大裂缝明显增加。