基于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。

各参数对井眼应力场的影响3D图如下。

井眼应力场变化的3D图

井眼应力场变化的切片图
（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。

弹性模量和井眼应力关系曲线
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。

最小水平应力和井眼应力关系曲线
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。

液柱压力和井眼应力关系曲线
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。