ABAQUS水力壓裂模擬專題-Cohesive單元和XFEM方法與技巧精講教程_培訓課程

? ? 由于畢業于石油大學，較早就接觸了水力壓裂/劈裂仿真，這些年也一直關注ABAQUS在這方面的發展，還是挺振奮的，從6.14版本推出考慮滲流的擴展有限元，到2016推出考慮交叉裂縫模擬的Cohesive單元和快速嵌入工具，都極大推動了ABAQUS在水力壓裂仿真方面的應用。

這個專題我也講總結以往多年的水力壓裂仿真經驗，讓大家熟悉并掌握采用Cohesive單元和XFEM方法進行水力壓裂模擬的方法和技巧。

案例1：二維水力壓裂模擬（Cohesive）

通過這個簡單的案例講述采用Cohesive單元模擬水力壓裂的基本技巧，讓大家掌握注液、停泵憋壓等基本設置，以及前后處理的一些技巧。

案例2：三維水力壓裂模擬（Cohesive）

三維模型計算量較大，但可以模擬儲隔層壓裂過程中，水力裂縫限制在儲層中擴展的形態，當然，下圖中的裂縫形態主要受儲隔層的材料性質和地應力狀態影響；不合適的地層條件將導致水力裂縫竄層現象的發生。

案例3：水力裂縫與天然裂縫相交模擬

本例中采用Cohesive單元模擬水力裂縫交叉，并可通過該模型分析不同地應力情況下水力裂縫遇到天然裂縫后的擴展軌跡。應力差較小時，易促使天然裂縫張開；應力差較大時，水力裂縫可穿過天然裂縫。

案例4：裂縫發育地層的水力壓裂模擬

?在前面三個案例的基礎上，進行裂縫發育地層條件下的復雜縫網模擬，可以形成體積縫網的壓裂效果；仿真的難點在于全局嵌入零厚度Cohesive單元層，本例采用POLARIS_InsertCohElem插件實現。這個效果圖是不是可以給您提供無限的遐想空間？

案例5：水力裂縫轉向模擬（XFEM）

擴展有限元方法（XFEM）進行水力壓裂模擬的最大優勢在于：可以用于預測裂縫轉向的軌跡。不依賴于網格邊界的裂縫，得到的裂縫擴展形態也更加逼真。

案例6：多段壓裂縫間干擾問題

目前配合水平井開采石油天然氣的重要技術就是分段壓裂，而不同壓裂縫之間的干擾問題直接影響壓裂設計方案，甚至井眼軌跡的設計；如下圖所示，第一段壓裂縫是上下對稱的，而后續壓裂縫的一端受到抑制，無法形成對稱縫網。