深度对含瓦斯煤层水力压裂裂纹转向行为的影响数值模拟分析

作者

赵伟袁源王凯徐超宋亚楠冯忠凯郭小芳王柳懿
单位

中国矿业大学（北京）共伴生能源精准开采北京市重点实验室中国矿业大学（北京）应急管理与安全工程学院
摘要

随着深度的增加，煤岩层受到的水平应力与垂直应力之比会逐渐降低，进而对水力压裂注压孔周围的裂纹扩展行为造成影响。为了探究不同深度下水力压裂裂纹转向行为特征，基于煤层力学模型与瓦斯吸附动力学模型，利用多物理场耦合模拟软件COMSOL进行分析，获得了不同深度条件下注压孔周围的应力分布特征以及裂纹起裂压力特征。结果表明：在较浅的深度，即水平应力与垂直应力比值大于1时，裂缝主要在水平方向上扩展，且应力比值增大，裂缝越容易发生转向；而在较深的深度，即水平应力与垂直应力之比小于1时，裂缝在向垂直方向上延伸，且应力比值越小，裂缝越容易发生转向。
关键词

水力压裂应力分布裂纹转向数值模拟流固耦合
基金项目(Foundation)

北京市自然科学基金资助项目（8222070）；中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(2022YQAQ02)；中国矿业大学(北京)大学生创新训练资助项目（202212012）；
文章目录

1 几何模型与本构方程
1.1 几何模型
1.2 本构方程
2 仿真模拟与相关参数
3 应力比值对裂纹转向的影响
4 实验验证与讨论
5 结论
引用格式

赵伟,袁源,王凯,徐超,宋亚楠,冯忠凯,郭小芳,王柳懿.深度对含瓦斯煤层水力压裂裂纹转向行为的影响数值模拟分析[J].煤矿安全,2022,53(10):51-56.DOI:10.13347/j.cnki.mkaq.2022.10.007.
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