应用comsol分析水力压裂对井眼附近应力场的影响
在各种应力作用下，井眼围岩会发生应力集中现象，也会发生一定规律下的压缩和拉伸。具体分析了岩石弹性模量、地应力和井眼液柱压力对应力场的影响。具体算例如下。
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参数及取值 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
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弹性模量 E（109Pa） |
5 |
7.5 |
10 |
12.5 |
15 |
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最小水平应力 σh（MPa） |
22 |
24 |
26 |
28 |
30 |
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最大、最小水平应力比值 σH/σh |
1.40 |
1.27 |
1.17 |
1.08 |
1 |
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井眼液柱压力 Pw（MPa） |
20.00 |
25.00 |
30.00 |
35.00 |
40.00 |
各参数对井眼应力场的影响3D图如下。
（1）弹性模量
弹性模量对井眼应力场的影响可以用下图表示。
由图可知，弹性模量对近井区域的应力场分布状态没有影响，近井区域应力集中值的大小是由地应力、孔隙压力和液柱压力等参数确定；但是弹性模量会影响岩石材料何时何大发生屈服。随着弹性模量的增大，岩石材料的屈服值呈现逐渐增大的趋势。
（2）最小水平应力
最小水平应力对井眼应力的影响可以用下图表示。
由图可知，随着最小水平应力的增大，井眼应力呈现逐渐增大的趋势，但井眼应力场分布特征变化不大，井眼应力场分布逐渐呈现轴对称。
（3）液柱压力
液柱压力对井眼应力的影响可以用下图表示。
由图可知，随着液柱压力的增大，井眼应力呈现逐渐减小的趋势，井眼形状逐渐变成圆形，当液柱压力和最大水平应力一致时，内外压力平衡。
作者：ZhaoH