流‒固‒相多场耦合数值方法及水力压裂模拟
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作者:
作者单位:

1.东华大学 环境科学与工程学院,上海 201620;2.同济大学 岩土及地下工程教育部重点实验室,上海 200092

作者简介:

王飞阳,讲师,硕士生导师,工学博士,主要研究方向为岩土及地下工程防灾减灾与韧性提升。 E-mail:wangfy@dhu.edu.cn.

通讯作者:

中图分类号:

O33;TU45

基金项目:

同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室开放课题(KLE-TJGE-B2405);中央高校基本科研业务费专项资金(2232024D-16);国家自然科学基金(52308408);上海市2022 年度“科技创新行动计划”启明星项目(22YF1429900)。


Multiphysics Coupled Numerical Method for Fluid-Solid-Phase Interaction and Hydraulic Fracturing Simulation
Author:
Affiliation:

1.College of Environmental Science and Engineering, Donghua University, Shanghai 201620, China;2.Key Laboratory of Geotechnical and Underground Engineering of the Ministry of Education, Tongji University, Shanghai 200092, China

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    摘要:

    基于统一断裂相场理论,提出了流?固?相多场耦合数值方法,并将其用于探究赋存地应力和天然裂缝对水力压裂及其裂缝形态的影响。数值模拟研究表明:流?固?相多场耦合数值方法能准确预测拉、剪和拉?剪复合等水力压裂的裂缝形态;起裂所需的压力水头与赋存地应力水平正相关,且水力压裂的裂缝形态受侧压力系数影响明显;天然裂缝改变了孔压的分布,进而影响水力压裂裂缝的分叉和交汇,形成不同的裂缝形态。

    Abstract:

    Based on a unified fracture phase-field theory, a fluid-solid-phase multiphysics coupling numerical method is developed and applied to investigate the influence of in-situ stress and natural fractures on hydraulic fracturing and fracture morphology. Numerical simulation studies demonstrate that the fluid-solid-phase coupling numerical method can accurately predict fracture morphologies under tension, shear, and combined tension-shear hydraulic fracturing. The pressure head required to initiate fractures is positively correlated with the in-situ stress level, while the fracture morphology is significantly influenced by the lateral pressure coefficient. Natural fractures alter the distribution of pore pressure, which in turn affects the branching and intersection of hydraulic fractures, leading to diverse fracture morphologies.

    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

王飞阳.流‒固‒相多场耦合数值方法及水力压裂模拟[J].同济大学学报(自然科学版),2025,53(12):1848~1857

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  • 收稿日期:2024-08-14
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  • 在线发布日期: 2025-12-31
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