Numerical simulation of hydraulic fracturing with consideration of the pore pressure distribution based on the unified pipe-interface element model

水力压裂 曲折 岩土工程 断裂(地质) 孔隙水压力 计算机模拟 饱和(图论) 地质学 多孔介质 石油工程 多孔性 机械 材料科学 数学 组合数学 物理
作者
Xiao Yan,Haitao Yu
出处
期刊:Engineering Fracture Mechanics [Elsevier BV]
卷期号:275: 108836-108836 被引量:15
标识
DOI:10.1016/j.engfracmech.2022.108836
摘要

Understanding hydraulic fracture propagation behaviours is vital for optimizing fracturing design in oil and gas production. It has been observed that the stress and pore pressure distribution are much more complex during fracturing treatment as a result of long-term fluid injection and production in the reservoir. When rock is subjected to internal hydraulic pressure and external mechanical loading, the closing, opening, or other interactions of pre-existing weaknesses or induced new fractures will be altered. In this paper, a number of hydraulic simulation scenarios are performed to investigate the effect of pore pressure distribution on fracture initiation and propagation using the unified pipe-interface element method (UP-IEM). The proposed method for predicting the hydraulic fracture path in the permeable porous medium with non-uniform pore pressure field is validated with experimental results. Considering the arrangement of well patterns and natural fractures in the rock, the problems of hydraulic fracture propagation behaviours with wellbore interaction and pore pressure induced natural fracture activation are simulated. The influence of pore pressure saturation and the injection sequence of wellbores on hydraulic fracturing are researched. A sensitivity analysis is carried out to investigate the parameter effects on pre-existing fracture tortuosity, opening width and breakdown pressure under pore pressure. These numerical examples provide guidance to engineers to estimate the probability of danger or possibilities to improve the injection and production of wells.

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