三维储层断层模拟——基于X-FEM的地质力学模型

黄永发。普雷沃斯特和N. Sukumar

断层是厚度比网格块小几个数量级的地质实体，通常用于离散储层和/或下覆层地质构造。因此，在复杂油藏和/或地质力学网格中引入断层会带来重大的网格划分困难。在本文中，我们考虑了三维孔隙-力学(储层-地质力学)模型中固体位移和流体压力的强耦合。采用扩展有限元法(X-FEM)，在单元划分的框架内丰富基函数支持与故障相交的节点，在不显式划分的情况下引入故障。对于地质力学，断层被视为内部位移不连续，允许使用莫尔-库仑型准则发生滑动。对于储层来说，断层要么是内部流体流动的管道，允许流体在断层中流动，并进入/离开断层，要么是流动的屏障(密封断层)。对于内部流体流动管道，连续流体压力近似允许其法向导数在断层上的不连续，而对于不渗透断层，压力近似在断层上是不连续的。采用等阶位移和压力近似。通过二维和三维基准计算验证了该方法的准确性，并进行了仿真，揭示了加载速率对故障激活的影响。

发表在《固体力学与物理杂志》上