基于XFEM-MBEM的嵌入式离散裂缝模型流固耦合数值模拟方法全文替换

作者：杜旭林; 程林松; 牛烺昱; 方思冬; 曹仁义

来源：力学学报, 2021, 53(12): 3413-3424.

• 致密油藏
• 嵌入式离散裂缝模型
• 扩展有限元
• 混合边界元
• 流固耦合

离散缝网的表征与模拟是目前国内外研究的热点.在非常规油气开发过程中,由于地应力场的存在会对裂缝的流动属性产生显著影响,若将裂缝视为静态对象,与矿场数据会出现极大偏差,因此要基于动态裂缝做更深入的研究.本文针对致密油藏应力场-渗流场耦合力学问题,提出了一种高效的混合数值离散化方法,其中采用扩展有限元法(XFEM)求解岩石的弹性形变,采用了混合边界元法(MBEM)精确计算基岩与裂缝间的非稳态窜流,这两种数值格式是完全耦合的,并对整体计算格式的时间项进行了全隐式求解,可准确表征致密油藏开采过程中的裂缝变形及流体流动机理.此外,本文采用了嵌入式离散裂缝前处理算法显式表征大尺度水力压裂缝,并考虑了支撑剂的作用;采用了双孔有效应力原理和双重介质隐式裂缝表征方法,可捕捉基质与小尺度天然裂缝的动态信息;由此,本文所提出的混合模型综合表征了基质-天然裂缝-水力压裂缝共同组成的致密油藏复杂渗流环境,并通过几个实例论证了模型的准确性,研究表明:对致密油藏压裂水平井进行产能评价时,应力场所引起渗流参数的改变及裂缝开度降低的影响不可忽略.本文研究可为非常规油气资源的开发提供理论指导.

• 单位
  中国石油大学（北京）; 中国石化石油勘探开发研究院