石油水力壓裂過(guò)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(xiàng)重要措施。模擬仿真成為其過(guò)程研究的重要手段。對(duì)不同地質(zhì)條件下壓裂過(guò)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(shí)際目標(biāo)模型和最終模擬結(jié)果的輸出，沒(méi)有參數(shù)輸入和結(jié)果輸出之間的動(dòng)態(tài)可視化輸出，工程技術(shù)人員不便對(duì)于水力壓裂過(guò)程作出某些高效的預(yù)測(cè)和判斷。對(duì)應(yīng)實(shí)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(guò)程的動(dòng)態(tài)可視化仿真系統(tǒng)。本文主要是要實(shí)現(xiàn)水力壓

2、裂裂縫延展過(guò)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(shí)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(duì)整個(gè)壓裂過(guò)程的影響，這就使模型與壓裂施工實(shí)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(guò)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(guò)于復(fù)雜而無(wú)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(shí)際應(yīng)用中有一定的局限。本文采用將動(dòng)態(tài)應(yīng)力強(qiáng)度因子與擬三維模型相融合的方法，實(shí)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(shí)際，滿足了可視化仿真的需要。同時(shí)，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(wèn)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(shí)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(guò)程的三維可視化仿真。 按

4、照課題的設(shè)計(jì)目標(biāo)，構(gòu)建了分布式的壓裂仿真系統(tǒng)平臺(tái)。以MATLAB生成COM組件完成模型計(jì)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(shí)現(xiàn)水力壓裂過(guò)程的全景可視化仿真系統(tǒng)奠定了基礎(chǔ)。 實(shí)踐證明，通過(guò)上述方法實(shí)現(xiàn)的石油水力壓裂裂縫延展過(guò)程的可視化仿真達(dá)到了預(yù)期的效果，并順利通過(guò)了合作單位的驗(yàn)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(gè)直觀的研究工具，同時(shí)可以提供一個(gè)可視化的