XFEM水力压裂裂纹锯齿状扩展？ 10

通过构建数值模型，利用 XFEM 对水力压裂过程进行模拟，能够直观地观察到裂缝的锯齿状扩展现象。在一个模拟含有天然空洞的岩石水力压裂的案例中，岩石的杨氏模量通过随机场理论描述其随机分布特性。模拟结果清晰地显示，由于杨氏模量的随机分布，水力裂缝在扩展过程中不断偏离最大水平主应力方向，形成了不规则的锯齿状路径。杨氏模量的均值和点方差等随机参数对裂缝扩展路径有着不同程度的影响，方差越大，裂缝扩展方向的随机性越强，锯齿状特征越明显。

在另一个针对多层非均质地层的模拟中，不同层的岩石力学性质与应力状态各不相同。当水力裂缝从某一层扩展至另一层时，由于层间性质差异，裂缝在穿越界面时发生了明显的转向与分叉，呈现出复杂的锯齿状形态。这表明地层的非均质性对水力裂缝的锯齿状扩展有着重要的促进作用，也进一步凸显了利用 XFEM 进行精细模拟对于理解复杂地层压裂过程的重要性。

水力压裂裂缝的锯齿状扩展是由岩石特性、应力环境等多种因素共同作用的结果。借助 XFEM 这一强大工具，我们能够更深入地剖析其内在机制，为优化水力压裂设计、提高油气开采效率提供坚实的理论依据与技术支持，助力能源行业在复杂地质条件下实现高效、可持续的发展。