[發明專利]一種基于邊界元方法的全三維裂縫相交過程模擬方法

有效

• 申請號: 202110298986.5
• 申請日: 2021-03-20
• 公開（公告）號: CN113158425B
• 公開（公告）日: 2022-03-25
• 發明（設計）人: 唐慧瑩;崔二龍;虎丹丹;張景;黃浩勇;張烈輝
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F111/04;G06F119/14
• 代理公司: 成都東恒知盛知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 51304
• 代理人: 羅江

本發明涉及裂縫模擬技術領域，具體地說，涉及一種基于邊界元方法的全三維裂縫相交過程模擬方法，其包括以下步驟：(1)時間步與注入壓力初始化；(2)、裂縫開度計算；(3)、質量守恒檢查；(4)、判斷是否滿足裂縫擴展條件；(5)、裂縫擴展計算；(6)、自適應調整天然裂縫網格；(7)、自適應調整人工裂縫網格；(8)、進入下一個時間步的計算。本發明可實現人工裂縫與天然裂縫相交過程中，人工與天然裂縫內網格的動態、自適應調整，進而為利用邊界元方法進行三維裂縫相交模擬提供重要的技術支撐，推動全三維裂縫擴展模擬的進一步發展。

技術領域

本發明涉及裂縫模擬技術領域，具體地說，涉及一種基于邊界元方法的全三維裂縫相交過程模擬方法。

背景技術

利用邊界元方法進行裂縫擴展模擬具有待求解未知數少、計算精度高等優點，適用于模擬大型水力壓裂過程。但是目前基于邊界元方法的全三維裂縫擴展模型尚未考慮裂縫相交的情形，導致對水力壓裂縫網真實形態的刻畫不足，影響了壓裂施工方案的制定與優化。網格問題是阻礙全三維壓裂縫網模型發展的一個主要原因。三維裂縫平面相交時，網格處理非常復雜，尤其是當裂縫動態相交時，需要實時對網格進行調整和更新，既要保證網格質量又要避免過度的網格加密帶來的計算負擔。現有處理裂縫相交網格的技術均是針對裂縫面固定的情形，無法處理裂縫擴展過程中裂縫形態的動態變化。同時，三維裂縫面相交過程還需對人工裂縫擴展網格進行特殊處理，以實現對相交過程的完整刻畫。

發明內容

本發明的內容是提供一種基于邊界元方法的全三維裂縫相交過程模擬方法，其能夠克服現有技術的某種或某些缺陷。

根據本發明的一種基于邊界元方法的全三維裂縫相交過程模擬方法，其包括以下步驟：

(1)時間步與注入壓力初始化；

將上個時間步n的時間步長Δtⁿ和注入點壓力作為當前時間步n+1的初始猜測，下標inj表示注入；

(2)、裂縫開度計算；

使所有裂縫單元壓力均與注入點壓力相等，采用邊界元算法計算當前時間步長及注入點壓力下裂縫開度下標i為裂縫單元編號，k為更新注入點壓力的的迭代步編號，j為更新時間步長的迭代步編號；

(3)、質量守恒檢查；

檢查當前壓力迭代步對應注入壓力下，當前時間步長內注液總量與裂縫體積總變化量是否相等，若相等則進入下一步，否則采用二分法對注入點壓力進行更新，并返回步驟(2)；

(4)、判斷是否滿足裂縫擴展條件；

計算當前時間步長下，人工裂縫尖端的最大等效應力集中因子與天然裂縫尖端單元的最大F值下標HF與NF分別代表人工裂縫與天然裂縫；檢查注入當前時間步長流體后，人工裂縫或天然裂縫是否能發生擬穩態擴展，若不能，則采用二分法對時間步長進行更新，并返回步驟(2)，直到人工裂縫或天然裂縫滿足擬穩態擴展條件，則進入下一步；

(5)、裂縫擴展計算；

判斷裂縫是否擴展及計算裂縫擴展長度；

(6)、自適應調整天然裂縫網格；

采用逐次節點捕獲技術對于人工裂縫相交后的天然裂縫平面網格進行自適應調整與優化；

如果人工裂縫相鄰前沿網格點均恰落在天然裂縫平面的邊界位置；

初始時刻，天然裂縫網格并未沿著交線分布；

天然裂縫網格點的調整分為兩類：a.移動網格點與交線端點重合；b.調整網格點使之落在交線內部，對于上述兩類情形，天然裂縫網格調整均需經歷以下3個步驟：

a.1、找到網格平面內的捕獲點；