高岳
- 作品数：10 被引量：101H指数：5
- 供职机构：清华大学航天航空学院更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金国家教育部博士点基金国家重点基础研究发展计划更多>>
- 相关领域：理学石油与天然气工程建筑科学更多>>
- 页岩水力压裂的关键力学问题被引量：37
- 2016年
- 页岩气的开采成为我国绿色能源开发的新领域.尽管北美页岩气革命取得了成功,水力压裂是成功的开采方式,目前采收率仅为5%~15%,问题出在哪里呢？由此给力学家提出了巨大的挑战和机遇.本文针对页岩水力压裂的关键力学问题,阐述理论、计算和实验的研究进展和技术难点,主要内容有：页岩人工裂缝扩展的大型物理实验模拟平台;考虑时间相关性的各向异性本构模型;页岩起裂、分叉及多裂缝相互作用的断裂力学准则和模拟方法;裂缝簇稳定性扩展的力学条件和创造缝网的多尺度有限元模型;耦合断裂力学和流场压力的裂缝网扩展数值模拟方法.
- 庄茁柳占立王涛高岳王永辉付海峰
- 关键词：页岩水力压裂
- 页岩水力压裂中多簇裂缝扩展的全耦合模拟被引量：20
- 2016年
- 水平井和水力压裂是页岩气开发中的关键技术。对水力压裂中多簇裂缝同时扩展的物理过程进行了数值模拟。采用扩展有限元法(XFEM)模拟岩石中裂缝沿着任意路径扩展,采用有限体积法(FVM)模拟裂缝中流体的流动,并且考虑井筒中流体流动以及在各簇裂缝间的流量动态分配。通过牛顿迭代对全耦合物理过程进行数值求解,重点研究了初始长度不同的两条裂缝的扩展过程,证明较大的射孔摩阻能促进两条裂缝的同时扩展。并通过算例证明了本方法的精度和有效性。
- 曾庆磊庄茁柳占立王涛高岳
- 关键词：水力压裂有限体积法
- 基于给定参数的水力裂缝与天然裂缝相互作用结果的预测准则被引量：7
- 2018年
- 水力裂缝(HF)和天然裂缝(NF)之间的相互作用在压裂裂缝性储层中扮演着重要角色,并可能导致复杂的裂缝网络。该文基于断裂力学理论提出了一个基于给定参数的显式表达式准则。在进行数值模拟、实验或现场施工之前,根据输入参数,应用本准则预测HF遇到NF后的穿透、打开或滑移行为,以及评估已有的水力压裂试验结果。根据准则可知,在高地应力差和高交汇角下,HF容易穿透NF;在低地应力差和低交汇角下,HF容易打开NF;在适当的应力差和交汇角度以及摩擦系数条件下,NF会在HF的作用下发生剪切滑移。高的岩石断裂韧性和短的HF长度(水平井筒到NF的距离)也会导致HF打开NF。相比其他隐式表达式或通过计算程序给出的准则,该文提出的准则只依赖于外部输入参数,具有显式表达方式,方便压裂实验和工程应用。
- 王涛柳占立高岳庄茁
- 关键词：水力压裂
- 页岩气高效开采中钻井完井和水力压裂的关键力学问题被引量：2
- 2022年
- 本文研究了在页岩气高效开采中钻井完井和水力压裂缝网改造的关键力学问题.提出了页岩多孔弹性介质的本构、强度和断裂韧性的各向异性模型,指出了微观均匀假设与微观各向同性假设在页岩多孔弹性本构中的简化应用,给出了横观各向同性多孔弹性岩石材料常数的简化测量方案,讨论了基于修正的能量最大释放率下裂纹扩展的弱面模型,提出了裂纹扩展禁止区现象.阐述了钻井完井过程中的多孔弹性介质井壁稳定性和剪切破坏的时间效应,提供了多种破坏模式下井壁许可压力范围的显式表达式,并与传统广义胡克定律得到结果对比.给出了水平井水力压裂缝网改造技术,包含水力压裂的大物模实验技术、水力压裂过程中基于扩展有限元与有限体积法的耦合流体/固体/裂缝扩展的数值模拟方法,并与黏性主导的水力压裂解析解结果对比,针对性分析了川渝地区的水力压裂施工现场实践应用问题.建立了基于数据驱动的页岩气采收率预测方法,指出了机器学习中极限梯度爬升法在小数据集情况下的有效性.
- 高岳王涛严子铭柳占立庄茁
- 关键词：井壁稳定性水力压裂采收率
- 岩石水力压裂的实验和数值模拟研究
- 本文在页岩水力压裂实验的基础上,采用扩展有限元方法,发展了ABAQUS软件的用户单元子程序VUEL,实现了页岩水力压裂过程的初步数值模拟。采用扩展有限元方法,通过在常规三维实体8节点单元中引入扩充自由度,实现了在单元内引...
- 王涛高岳柳占立王永辉杨立峰庄茁
- 关键词：水力压裂
- 各向异性断裂韧性介质中裂纹扩展路径的理论与数值预测
- 通过在各向异性断裂韧性介质中引入最大能量释放率准则,将岩石的断裂韧性模型简化为弱面模型,本文从理论上分析了不同加载模式下裂纹的扩展路径选择,并通过扩展有限元方法(XFEM)在数值上模拟了裂纹在弱面模型下的扩展过程,发现裂...
- 高岳柳占立庄茁
- 文献传递
- 页岩水力压裂的关键力学问题被引量：26
- 2016年
- 页岩气是指以吸附和游离时而还有流体相的形态状态赋存于泥页岩中的非常规天然气．页岩气开采成为我国绿色能源开发的新领域．尽管北美页岩气革命取得了成功，但目前仍仅有预期产量5～15％的油气采收率，问题出在什么地方？水力压裂被认为是提高采收率的关键一环，但水力压裂过程中复杂缝网的形成和力学控制机理尚不清楚，这给力学家提出了巨大的挑战和机遇．结合本课题组近期研究成果，论文从理论、哿确实验三个方面对页岩水力压裂中的关键基础力学问题进行介绍和总结．主要内容包括发展页岩人工裂缝扩展的大型物理模型实验，建立页岩本构模型和断裂力学理论，发展耦合断裂力学和流体力学的裂缝网扩展数值模拟方法．页岩水力压裂研究对发展断裂力学的实验技术、理论模型和数值模拟方法起到推动作用，对提高我国页岩气高效开采技术具有重要意义．
- 柳占立王涛高岳曾庆磊庄茁黄克智
- 关键词：水力压裂裂缝网络数值模拟
- 基于扩展有限元法的页岩层水力压裂数值模拟研究
- 王涛高岳柳占立庄茁王永辉杨立峰
- 基于扩展有限元法的水力压裂大物模实验的数值模拟被引量：31
- 2014年
- 该文在页岩水力压裂实验的基础上,采用扩展有限元方法(XFEM),发展了ABAQUS软件的显式用户单元子程序,实现了页岩水力压裂过程的初步数值模拟。通过在常规3维实体8节点单元中引入扩充自由度,实现在单元内引入不连续位移场,模拟了水力压裂的裂纹,且无需在裂纹扩展过程中重画网格。采用有限差分法(FDM)离散流体的连续方程,实现对裂缝内流体流动的模拟。对一般扩展有限元方法进行改进,引入虚拟节点,在显式方法中可以简化处理单元内的裂纹,同时在扩充8节点六面体单元中使用一点积分和沙漏控制,大大提高了计算效率。数值模拟结果与实验吻合得较好。
- 王涛高岳柳占立王永辉杨立峰庄茁
- 关键词：水力压裂
- 基于断裂力学的弹塑性介质中圆孔扩张问题分析
- 弹塑性介质中的孔洞内壁受压力或位移载荷扩张是岩石力学及地质力学中的经典问题。传统分析方法一般采用弹塑性本构模型分析该问题,并求解孔洞附近的塑性区域边界随加载扩张的过程。本文将基于线弹性断裂力学,考察井壁附近剪切裂纹受载荷...
- 高岳柳占立庄茁
- 关键词：线弹性断裂力学MOHR-COULOMB准则奇异积分方程
