石油水力压裂过程的建模与可视化仿真研究

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1、摘要水力压裂是汕7i”卅产，水井增汜的项币要卅施。模拟仿真成为儿t。』程研究的破要手段。对不同地质条I'tF压裂过程的模拟仿11分为．维和三维两种，⋯大多数仿真方法一一般只足建立实际}I标模型和最终模拟结粜的输出，没有参数输入利结粜输出之问的动态可视化输“j，．r程技术人员不便对』水／J压裂过程作出某些『i^放的预测和判断。对应实际压裂施L4犬况，模型电有待于改进。为弥补这方面的不足，；需要建、7：。种交互的、直观的水／JJk裂过程的动态可视化仿真系统。本文主要是要。丈现水力压裂裂缝延展过程的二维和二维建模及可视化仿真研究。建立起符合石油水力压裂工程实际并且能满足【

2、U视化仿真要求的压裂模型。在传统的二维裂缝延展模型中忽略了滤失作用对整个压裂过程的影响，这就使模型与压裂施工实际结果产生了一定的误差。本文将滤失作用的主要的影响因素——综合滤失系数引入传统的二维模型，建立了带滤失的裂缝延展模型，并基于WindowsAP[绘图接口程序实现了水力压裂裂缝延展过程的二维可视化仿真。由于传统方法建立的全三维压裂模型过于复杂而无法适应仿真系统可视化的要求，而拟三维模型在压裂实际应用中有一定的局限。本文采用将动态应力强度冈子与拟三维模型相融合的方法，实现了拟三维模型向全i维模型的横向渗透，使模型更加符合工程实际，满足了可视化仿真的需要。同时，提

3、出了-le0新的模型算法，解决传统模型中参数耦合问题，使模型的求解向上结合全三维模型，向F联系二维模型，实现了三种模型的纵向联合，并基于MATLAB完成了水力压裂裂缝延展过程的三维可视化仿真。按照课题的设计目标，构建了分布式的压裂仿真系统平台。以MA711LAB生成COM组件完成模型计算，OpenGL绘图接口程序完成压裂模型的町视化，并结合3DMAX建●：压裂的背景模型，为实现水力压裂过程的全景可视化仿真系统奠定了基础。实践证明，通过上述方法实现的石油水力压裂裂缝延展过程的可视化仿真达到了预期的效果，并顺利通过了合作r驴位的验收。本课题所研制出相关的仿真软件，不仅呵

4、以为、【k内人士提供一个直观的研究]：具，同时可以提供一个可视化的技术讲座或教学培训系统。为水力压裂技术进入trJ‘视化仿真研究的新领域，改进研究手段，提高研究效率做出了一定的探索。关键词：水力压裂；建模；仿真；可视化，fi油水力斤裂过W的建模‘j可视化仿真研究AbstractHydraulicFracturingplaysanimportantroleinincreasingproductionofwithlowpermeabilityreservoir．Simulationoftheexpansioncracksdivideinto2Dand3D．But50fa

5、r,almostallofthesimulationmethodonlycanoutputsimulationresultswithoutvisualizationofthedynamicoutputbetweentheinputandoutputparameters．ThiswillhaveadirectimpactonpredictandjudgeoftheengineeringandtechnicalpersonnelabouttheHydraulicFracturingprocesswhichwouldmaketheresultspOOLTOsolvethe

6、problem，itrequiresestablishingakindofvisualsimulationsystemwhichisrealtimeandconvenient．Asaimportantpartofthiscomplexsystem．themaintaskistorealizethe2Dand3DvisualsimulationoftheCrackextensionprocess．Thetraditionaltwo—dimensionalmodeloftheCrackextensionprocessneglectedtheeffectofthefilt

7、rationtotheentireprocessoffracturingwhichmakethemodelhavingadefiniteerror,thetopicIntroducetheIntegratedfiltrationcoefficientwhichisthemostimportantfactorinthefiltrationroletothetraditionaltwo—dimensionalmodel，whichmakethenewmodelcorrespondstothereality．Thetraditional3Dmodelistoocomp