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(xùn)課程

? ? 由于畢業(yè)于石油大學(xué)，較早就接觸了水力壓裂/劈裂仿真，這些年也一直關(guān)注ABAQUS在這方面的發(fā)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(yīng)用。

這個專題我也講總結(jié)以往多年的水力壓裂仿真經(jīng)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(shè)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(tài)，當然，下圖中的裂縫形態(tài)主要受儲隔層的材料性質(zhì)和地應(yīng)力狀態(tài)影響；不合適的地層條件將導(dǎo)致水力裂縫竄層現(xiàn)象的發(fā)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(yīng)力情況下水力裂縫遇到天然裂縫后的擴展軌跡。應(yīng)力差較小時，易促使天然裂縫張開；應(yīng)力差較大時，水力裂縫可穿過天然裂縫。

案例4：裂縫發(fā)育地層的水力壓裂模擬

?在前面三個案例的基礎(chǔ)上，進行裂縫發(fā)育地層條件下的復(fù)雜縫網(wǎng)模擬，可以形成體積縫網(wǎng)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(xiàn)。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(zhuǎn)向模擬（XFEM）

擴展有限元方法（XFEM）進行水力壓裂模擬的最大優(yōu)勢在于：可以用于預(yù)測裂縫轉(zhuǎn)向的軌跡。不依賴于網(wǎng)格邊界的裂縫，得到的裂縫擴展形態(tài)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(shù)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(shè)計方案，甚至井眼軌跡的設(shè)計；如下圖所示，第一段壓裂縫是上下對稱的，而后續(xù)壓裂縫的一端受到抑制，無法形成對稱縫網(wǎng)。