水力压裂裂缝空间转向特征三维数值模拟研究
赵凯凯1
王磊2
姜鹏飞3
孙晓冬3
冯彦军3
郑仰发3
1.中煤科工开采研究院有限公司,北京 100013;煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验宣,北京 100013;Engineering Geology and Resource Geotechnics Group,Simon Fraser University,Burnaby,BC,Canada V5A 1S62.中国科学院武汉岩土力学研究所 岩土力学与工程国家重点实验宣,湖北武汉 4300713.中煤科工开采研究院有限公司,北京 100013;煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验宣,北京 100013
摘要：水力压裂技术广泛应用于煤矿坚硬顶板控制、冲击地压防治和低渗煤层增透等领域,而岩体水力压裂裂缝空间转向规律尚未完全厘清.为探究岩体水力裂缝空间转向扩展特征,采用三维数值模拟手段研究地应力、排量、流体黏度、天然裂缝、缝间诱导应力的影响效应.结果表明:裂缝转向主要发生在最大主应力法平面,随着中间主应力与最小主应力之差增加,裂缝朝中间主应力方向转向,且偏转程度逐渐加剧;提高排量或流体黏度将促使裂缝沿初始方向扩展;水力裂缝穿越天然裂缝呈绕道穿越和直接穿越两种典型模式,天然裂缝仅在局部范围内阻碍水力裂缝扩展,相交后水力裂缝仍沿最大主应力方向继续扩展.多条裂缝同时压裂时,裂缝易受诱导应力的干扰发生空间扭转,中间裂缝偏转程度最为剧烈;多条裂缝分段压裂时流体返排,诱导应力干扰效应显著降低.地应力场主导水力裂缝三维扩展方位,其他因素仅在局部范围内产生次级效应.研究结论可为煤矿井下水力压裂工程提供借鉴.
关键词：水力压裂转向扩展三维展布特征地应力流固耦合格点法
分类号：TD322(矿山压力与支护)
资助基金：国家自然科学基金(51774186)中煤科工开采研究院有限公司科技创新创业资金专项资助项目(TDKC-2022-ZD-02)中煤科工开采研究院有限公司科技创新创业资金专项资助项目(KJ-2021-KCMS-03)
论文发表日期：2023-06-28
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：11( 28-38 )
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