[發(fā)明專利]水力壓裂激發(fā)Kraukls波模擬方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110331581.7
• 申請日: 2021-03-26
• 公開（公告）號: CN113408161B
• 公開（公告）日: 2023-05-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 丁拼搏;劉海浩;魏建新;狄?guī)妥?/a>;張峰;曾聯(lián)波;李向陽
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油大學(xué)（北京）
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23
• 代理公司: 北京潤平知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11283
• 代理人: 肖冰濱;王曉曉

1.一種水力壓裂激發(fā)Kraukls波模擬方法，應(yīng)用于水力壓裂法下人工裂縫的監(jiān)測，其特征在于，所述方法包括：

S1)獲取人工裂縫的裂縫模型，并根據(jù)預(yù)設(shè)剖分規(guī)則進(jìn)行裂縫模型離散化處理，獲得網(wǎng)格單元模型；

S2)掃描所有網(wǎng)格單元，篩選出與裂縫開口相關(guān)的網(wǎng)格單元，并確定與裂縫開口相關(guān)的網(wǎng)格單元的屬性參數(shù)；

S3)根據(jù)與裂縫開口相關(guān)的網(wǎng)格單元的屬性參數(shù)和預(yù)設(shè)位移載荷計算公式，逐一計算各與裂縫開口相關(guān)的網(wǎng)格單元對應(yīng)裂縫開口處的位移載荷；包括：

每次選取一個與裂縫開口相關(guān)的網(wǎng)格單元，確定該與裂縫開口相關(guān)的網(wǎng)格單元中與裂縫開口向量重合邊上的網(wǎng)格單元節(jié)點(diǎn)的編號及坐標(biāo)；

計算當(dāng)前網(wǎng)格單元節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)的位移載荷，以表示當(dāng)前裂縫開口處的位移載荷；

根據(jù)預(yù)設(shè)空間尺度函數(shù)和預(yù)設(shè)時間與子波函數(shù)獲得位移載荷法方程，其表達(dá)關(guān)系式為：

其中，F(xiàn)為預(yù)設(shè)空間尺度函數(shù)；

space

F_time為預(yù)設(shè)時間與子波函數(shù)；

所述預(yù)設(shè)空間尺度函數(shù)表達(dá)式為：

其中，為落在開口處節(jié)點(diǎn)相對于裂縫中心點(diǎn)的位置向量；

為表征裂縫開口的向量；

所述預(yù)設(shè)時間與子波函數(shù)表達(dá)式為：

其中，A₀為振幅系數(shù)；

τ為子波函數(shù)的時間尺度因子；

t₀為子波函數(shù)的中心時刻；

t為時間序列；

S4)根據(jù)位移載荷計算結(jié)果對所有網(wǎng)格單元進(jìn)行位移載荷裝配，并將裝配完成的位移載荷加到常規(guī)有限元的位移項上，獲得最終有限元方程；

S5)求解所述有限元方程，獲得并輸出模擬結(jié)果。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水力壓裂激發(fā)Kraukls波模擬方法，其特征在于，步驟S1)中，所述獲取人工裂縫的裂縫模型，并根據(jù)預(yù)設(shè)剖分規(guī)則進(jìn)行裂縫模型離散化處理，獲得網(wǎng)格單元模型，包括：

獲取裂縫模型的模型參數(shù)；

利用Delaunay等參三角網(wǎng)格單元模型和所述模型參數(shù)進(jìn)行各裂縫形狀擬合，獲得網(wǎng)格單元模型。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的水力壓裂激發(fā)Kraukls波模擬方法，其特征在于，所述模型參數(shù)包括：

裂縫的空間位置、裂縫孔徑、裂縫面光滑程度以及裂縫走向。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的水力壓裂激發(fā)Kraukls波模擬方法，其特征在于，所述利用Delaunay等參三角網(wǎng)格單元模型和所述模型參數(shù)進(jìn)行各裂縫形狀擬合，包括：

在各裂縫開口位置，對應(yīng)網(wǎng)格單元有且只有一條邊與裂縫開口重合。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的水力壓裂激發(fā)Kraukls波模擬方法，其特征在于，步驟S2)中，所述與裂縫開口相關(guān)的網(wǎng)格單元的屬性參數(shù)，包括：

與裂縫開口相關(guān)的網(wǎng)格單元中與裂縫開口向量重合的邊，以及所述與裂縫開口向量重合的邊上的網(wǎng)格單元節(jié)點(diǎn)的編號及坐標(biāo)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水力壓裂激發(fā)Kraukls波模擬方法，其特征在于，步驟S4)中，所述根據(jù)位移載荷計算結(jié)果對所有網(wǎng)格單元進(jìn)行位移載荷裝配，包括：

獲得所有與裂縫開口相關(guān)的網(wǎng)格單元的單元節(jié)點(diǎn)的位移載荷計算結(jié)果；

根據(jù)位移載荷裝配計算公式進(jìn)行所有與裂縫開口相關(guān)的網(wǎng)格單元的單元節(jié)點(diǎn)的位移載荷裝配，獲得最終的位移載荷矩陣；其中，所述位移載荷裝配計算公式為：

其中，F(xiàn)為最終的位移載荷矩陣；

N_opening為落在裂縫開口處的節(jié)點(diǎn)個數(shù)；

C_i為描述第i個落在裂縫開口處節(jié)點(diǎn)的編號位置向量；

F_i為第i個落在裂縫開口處節(jié)點(diǎn)的位移載荷。