用离散单元法(DEM)-计算流体力学(CFD)耦合来模拟水力压裂后的支撑剂嵌入和裂缝导流能力

• 作者: Bo Huang Fengshou Zhang Haiyan Zhu Hanguo Zhou Jianchun Guo 张峰
• 来源期刊: 石油科技动态
• 年，卷（期）: 2018,（2）
• 页码范围: 53-66
• 页数: 14页
• 语种: 中文

摘要

本文提出了一个耦合离散单元法(DEM)和计算流体力学(CFD)的数值模拟工作流,能够模拟水力裂缝后的支撑剂嵌入和裂缝导流能力.直径从0.15mm到0.83mm的支撑剂用摩擦颗粒集合体模型来模拟,页岩储层通过PFC3D中的粘结颗粒模型来模拟,被看作是粘结颗粒集合体(Itasca Consulting Group, 2010).裂缝闭合过程中,先用DEM法模拟支撑剂充填层和页岩储层之间的力学作用.然后,通过DEM和CFD耦合的方法模拟流体在支撑剂充填层的流动,进而评价裂缝闭合后的裂缝导流能力.利用室内裂缝导流能力实验结果和Kozeny-Carman方程来验证数值模型.模拟结果显示,裂缝导流能力随着支撑剂浓度或支撑剂尺寸的增大而增大,并随着裂缝闭合应力或页岩水化作用程度的增大而降低.页岩水化效应被证明是大量支撑剂嵌入的主要原因.