[發(fā)明專利]一種三維滲透張量計算方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510463986.0
• 申請日: 2015-07-31
• 公開（公告）號: CN105138738B
• 公開（公告）日: 2018-05-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 雷金山;劉正夫;楊秀竹;葉志凌;康鏡
• 申請（專利權(quán)）人: 中南大學(xué)
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 長沙市融智專利事務(wù)所 43114
• 代理人: 歐陽迪奇

1.一種三維滲透張量計算方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一：輸入由統(tǒng)計資料確定的各組裂隙面服從密度分布參數(shù)；

步驟二：在三維坐標(biāo)中假定一個二維裂隙生成域，將優(yōu)勢裂隙面產(chǎn)狀進行視傾角轉(zhuǎn)換，獲得裂隙在該二維生成域中跡長和方向角所服從的密度分布參數(shù)；

步驟三：在二維生成域中根據(jù)步驟二得到的跡長和方向角所服從的密度分布參數(shù)，采用ment-carlo法生成裂隙，并在生成域中心位置假定分析域尺寸，分析域的尺寸不大于生成域的尺寸；

步驟四：在分析域的范圍內(nèi)，對裂隙進行篩選，通過裂隙網(wǎng)絡(luò)滲流模型計算分析域二維面上與滲透水流方向垂直的邊界節(jié)點的流量Q和水頭H，計算分析域二維平面上水流方向上的滲透系數(shù)K：

K = V J = Q / L ( H 1 - H 2 ) / L = Q Δ H - - - ( 1 ) ]]>

其中Q和ΔH為與滲透水流方向垂直的邊界節(jié)點的流量和水頭差；V為流速，J為水力梯度，L為分析域尺寸，H1，H2為分析域區(qū)域左右兩邊的水頭；

步驟五：在步驟三的二維生成域中，將分析域旋轉(zhuǎn)角度β后重復(fù)步驟四，直到旋轉(zhuǎn)一周為止，獲得各次旋轉(zhuǎn)后的滲透系數(shù)kg(β)；

步驟六：將各個方向上的滲透系數(shù)經(jīng)過處理后擬合成橢圓，計算橢圓擬合質(zhì)量RMSnorm：

RMS n o r m = 2 ( K 1 + K 2 ) 1 N Σ 1 N [ k g ( β ) - k n ( β ) ] 2 - - - ( 2 ) ]]>

式中：N代表步驟五中計算得到的滲透系數(shù)的個數(shù)，kg(β)是由旋轉(zhuǎn)角度β后通過裂隙網(wǎng)絡(luò)模型計算得到的滲透系數(shù)；kn(β)是擬合橢圓上相應(yīng)方向角β上的滲透系數(shù)，K1、K2是擬合的橢圓的長、短軸代表的滲透張量主值；

步驟七：如果RMSnorm≤0.2則認(rèn)為橢圓質(zhì)量好，其表征單元體REV為分析域尺寸；反之，增大分析域尺寸，直到滿足條件，但分析域尺寸大于生成域尺寸時，認(rèn)為REV不存在；

步驟八：以任一穿過生成域的直線為定軸旋轉(zhuǎn)二維裂隙生成域，直至旋轉(zhuǎn)360°，重復(fù)步驟二～七，新旋轉(zhuǎn)角度后的二維生成域的初始分析域尺寸取各REV中的最大值；

步驟九：根據(jù)前面計算出的各個方向的滲透系數(shù)及其方向，組成下式:

Ax＝b (3)

其中：

A = n 11 2 n 12 2 n 13 2 2 n 11 n 12 2 n 12 n 13 2 n 11 n 13 n 21 2 n 22 2 n 23 2 2 n 21 n 22 2 n 22 n 23 2 n 21 n 23 ... ... ... ... ... ... n n 1 2 n n 2 2 n n 3 2 2 n n 1 n n 2 2 n n 2 n n 3 2 n n 1 n n 3 ]]>

x＝(K11,K22,K33,K12,K23,K13)T

b＝(Kg(n1),Kg(n2),...,Kg(nn))T

式中：nn1,nn2,nn3為滲透系數(shù)方向單位矢量在x,y,z軸上分量；

K11,K22,K33,K12,K23,K13為三維滲透張量的六個獨立分量；

Kg(ni)為第i個方向的滲透系數(shù)；

根據(jù)最小二乘法求解出滲透系數(shù)張量的六個分量x，獲得三維滲透張量K：

K = K 11 K 12 K 13 K 12 K 22 K 23 K 13 K 23 K 33 . ]]>