In fractured poroelastic media under high differential stress, the shearing of fractures and faults and the corresponding propagation of wing cracks can be induced by fluid injection. Focusing on low-pressure stimulation with fluid pressures below the minimum principal stress but above the threshold required to overcome the fracture's frictional resistance to slip, this paper presents a mathematical model and a numerical solution approach for coupling fluid flow with fracture shearing and propagation. Numerical challenges are related to the strong coupling between hydraulic and mechanical processes, the material discontinuity the fractures represent in the medium, the wide range of spatial scales involved, and the strong effect that fracture deformation and propagation have on the physical processes. The solution approach is based on a multiscale strategy. In the macroscale model, flow in and poroelastic deformation of the matrix are coupled with the flow in the fractures and fracture contact mechanics, allowing fractures to frictionally slide. Fracture propagation is handled at the microscale, where the maximum tangential stress criterion triggers the propagation of fractures, and Paris' law governs the fracture growth processes. Simulations show how the shearing of a fracture due to fluid injection is linked to fracture propagation, including cases with hydraulically and mechanically interacting fractures.


翻译:在高差压下,骨折和断裂的断裂质介质的断裂和翅膀裂缝的相应传播可以通过输液而引起。侧重于低压力刺激,其液体压力低于最小本部应力,但高于克服断裂摩擦阻断性滑解所需的阈值,本文为将流体流动与断裂剪切和扩散相结合提供了一个数学模型和数字解决办法。数字挑战与液压和机械流程之间的紧密结合、断裂在介质和机械流程中的物质不连续性、所涉空间尺度的广度以及骨折变异和传播对物理流程的强烈影响有关。解决方案方法以多尺度战略为基础。在宏观模型中,矩阵的内流和孔状变形与骨折和骨折接触力的机理结合,使摩擦性滑动发生骨折。在微尺度中,骨折的最大皮肤压力标准引发骨折的传播,以及巴黎法律调节骨折增长过程。模型显示,与血压性骨折(包括血压和血压的循环)与血压变化是如何联系在一起的。

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