非均质煤岩体水力压裂模拟：ABAQUS应用实践

模拟裂纹扩展的方法有很多，但我觉得FDEM方法是模拟缝网形态的最好方法，这篇论文使用ABAQUS通过二次开发实现FDEM方法，相关方法星辰北极星大佬早就使用过了，这里我们主要解决两个问题：

1、材料非均质性的实现方法

2、多射孔多注入点的集中流量注入实现

模拟的基本模型很简单，办公室的工作站只够带动的二维的；因为考虑了地层的非均质性，所以计算不易收敛，这个二维模型为100w自由度，40核工作站算一步10分钟左右，单步增量时长1e-5到-7的样子，所以还请大家斟酌后建模。具体模型如下图：15m*15m的地层中有一簇射孔，详细尺寸图中已经给出啦。

这一簇射孔在际水力压裂中是一个分隔段，我们需要将中间四个注液点耦合到一个节点上，给这个节点设置集中注液流量，被耦合的四个点根据孔隙压力自己平衡每个点的注液流量。想实现上述目标需要用到管单元FP3D2，这个单元是不支持CAE操作的，关键字如下：

1）单元类型及参数定义

*Element, type=fp3d2, elset=elem-pipe

**

**单元编号**

**

*fluid pipe section, elset=elem-pipe, material=mat-flpipe

*fluid pipe flow loss, type=blasius, laminar flow transition = 1.0

0.031415, 0.2, 0., 0., 0., 0., 0.

2）材料定义

*material, name=mat-flpipe

*density, porefluid

1000

*viscosity, definition=newtonian

0.001

在CAE操作中先要建立一个“一入四出”的二维线单元，之后将线单元四个出口与地层的四个注入点绑定，之后的单元定义以及材料属性赋值操作就都要在inp文件中进行啦，每个参数啥意思帮助文档里有的哦。之后给我们的管单元的“一入”设置集中注入，他就会把流量分进“四出”后进入地层。

至于如何实现材料非均质性的描述，本文中使用的是Weibull分布，对模型中的Cohesive单元进行随机赋值，如何实现材料的随机赋值参照b站大佬哦，大佬的脚本讲解细致，可以自己学会的，不爱学的可以花点银子打赏一下我，哈哈哈哈

最终的模拟结果如下，效果还是不错的，想要模拟复杂缝网，考虑材料的非均质性必不可少！

剩下就是要花小钱钱啦，压缩文件里有CAE文件，inp文件以及随机赋值的脚本，嘿嘿不过学习方法文章中都给了哦。

p.s. Inp文件才是最终提交计算的文件，CAE里的模型是不能直接提交计算的

Python脚本的运行要在CAE中完成

CAE是2021版本建的模型

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