石油水力壓裂過程的建模與可視化仿真研究.pdf

1、水力壓裂是油氣井增產(chǎn)，水井增注的一項重要措施。模擬仿真成為其過程研究的重要手段。對不同地質(zhì)條件下壓裂過程的模擬仿真分為二維和三維兩種，但大多數(shù)仿真方法一般只是建立實際目標(biāo)模型和最終模擬結(jié)果的輸出，沒有參數(shù)輸入和結(jié)果輸出之間的動態(tài)可視化輸出，工程技術(shù)人員不便對于水力壓裂過程作出某些高效的預(yù)測和判斷。對應(yīng)實際壓裂施工狀況，模型也有待于改進(jìn)。為彌補(bǔ)這方面的不足，需要建立一種交互的、直觀的水力壓裂過程的動態(tài)可視化仿真系統(tǒng)。本文主要是要實現(xiàn)水力壓

2、裂裂縫延展過程的二維和三維建模及可視化仿真研究。 建立起符合石油水力壓裂工程實際并且能滿足可視化仿真要求的壓裂模型。在傳統(tǒng)的二維裂縫延展模型中忽略了濾失作用對整個壓裂過程的影響，這就使模型與壓裂施工實際結(jié)果產(chǎn)生了一定的誤差。本文將濾失作用的主要的影響因素——綜合濾失系數(shù)引入傳統(tǒng)的二維模型，建立了帶濾失的裂縫延展模型，并基于WindowsAPI繪圖接口程序?qū)崿F(xiàn)了水力壓裂裂縫延展過程的二維可視化仿真。 由于傳統(tǒng)方法建立的全三

3、維壓裂模型過于復(fù)雜而無法適應(yīng)仿真系統(tǒng)可視化的要求，而擬三維模型在壓裂實際應(yīng)用中有一定的局限。本文采用將動態(tài)應(yīng)力強(qiáng)度因子與擬三維模型相融合的方法，實現(xiàn)了擬三維模型向全三維模型的橫向滲透，使模型更加符合工程實際，滿足了可視化仿真的需要。同時，提出了一種新的模型算法，解決傳統(tǒng)模型中參數(shù)耦合問題，使模型的求解向上結(jié)合全三維模型，向下聯(lián)系二維模型，實現(xiàn)了三種模型的縱向聯(lián)合，并基于MATLAB完成了水力壓裂裂縫延展過程的三維可視化仿真。 按

4、照課題的設(shè)計目標(biāo)，構(gòu)建了分布式的壓裂仿真系統(tǒng)平臺。以MATLAB生成COM組件完成模型計算，OpenGL繪圖接口程序完成壓裂模型的可視化，并結(jié)合33MAX建立壓裂的背景模型，為實現(xiàn)水力壓裂過程的全景可視化仿真系統(tǒng)奠定了基礎(chǔ)。 實踐證明，通過上述方法實現(xiàn)的石油水力壓裂裂縫延展過程的可視化仿真達(dá)到了預(yù)期的效果，并順利通過了合作單位的驗收。本課題所研制出相關(guān)的仿真軟件，不僅可以為業(yè)內(nèi)人士提供一個直觀的研究工具，同時可以提供一個可視化的