应用于石油天然气工业的水力压裂技术，已在提高油气产量和提高低渗透 油层的产油能力等方面作出了有意义的贡献。本文对全三维水力压裂力学模型 的基本方程给出了比较详细的介绍，并在以下几方面做了创新的工作： 1.为了研究压裂液的温度对水力压裂过程的影响，建立了压裂液的二维 温度场方程。这个方程考虑了压裂液的热传导，热对流和热耗散以及压裂液与 岩石之间的热交换。应用有限元数值计算方法，研究了在水力压裂过程中压裂 液的温度分布规律。计算结果表明，压裂液的温度以及流变性能对裂缝宽度， 井底最大压力以及裂缝延伸的影响不明显。 2.将支撑剂输送作为压裂液携带支撑剂在裂缝中作二相流动的问题，建 立了支撑剂二维输送方程，以及含砂液的二维运动方程。这两个方程考虑了支 撑剂沉降，并且采用了含砂液的流态指数和稠度系数与支撑剂体积浓度的函数 关系。应用有限元数值计算方法，模拟了水力压裂中的支撑剂输送过程。计算 结果反映了支撑剂输送过程中的输送和沉降。 3.将裂缝宽度的奇异积分方程和裂缝延伸判据，与压裂液的二维流动方 程和温度场方程，支撑剂二维输送方程，以及含砂液的运动方程等分别耦合在 一起，形成封闭的基本方程组。完成了有限元离散。编写了全三维水力压裂模 拟软件，整个工作在理论构架上是创新的，工业应用方面必将具有很大的使用 价值。 4.采用奇异积分方程法分析了横观各向同性体中的埋藏裂纹，建立了当 地层作为横观各向同性体分析时，水力压裂三维模型中的裂缝宽度方程。据初 步文献检索，还没有看到类似结果。当裂纹面和材料对称轴垂直时，得到的方 程易于求解；当裂纹面和材料对称轴平行时，根据加权余量法，建立了得到的 积分方程的弱解方程。应用有限元方法，计算了圆形和椭圆形裂纹的张开位移 分布。数值分析的结果是理想的。当裂纹面方位任意时，张开型埋藏裂纹的奇 异积分方程根据本文方法容易得到。 关键词：水力压裂；温度场；支撑剂输送；横观各向同性；埋藏裂纹；奇异积 分方程法；有限元法；数值模拟。