基于扩展有限元的裂缝性储层流体流动及流固耦合问题研究
| 摘要 | 第4-6页 |
| ABSTRACT | 第6-8页 |
| 第1章 绪论 | 第12-29页 |
| 1.1 选题背景及意义 | 第12-13页 |
| 1.2 国内外研究现状 | 第13-26页 |
| 1.2.1 天然裂缝性质及压裂改造后的裂缝形态 | 第13-16页 |
| 1.2.2 裂缝性岩体流体流动规律及计算模型 | 第16-19页 |
| 1.2.3 扩展有限单元法 | 第19-24页 |
| 1.2.4 非常规气藏气体流动机理 | 第24-25页 |
| 1.2.5 压裂裂缝扩展模型 | 第25-26页 |
| 1.3 主要研究内容 | 第26-27页 |
| 1.4 主要技术路线 | 第27页 |
| 1.5 主要创新点 | 第27-29页 |
| 第2章 扩展有限单元法 | 第29-37页 |
| 2.1 单位分解理论及扩充形函数 | 第29-33页 |
| 2.1.1 单位分解理论 | 第29-30页 |
| 2.1.2 扩充形函数类型 | 第30-33页 |
| 2.2 裂缝描述方法 | 第33-34页 |
| 2.3 空间不连续场积分 | 第34-36页 |
| 2.4 小结 | 第36-37页 |
| 第3章 裂缝性地层应力变形问题研究 | 第37-52页 |
| 3.1 线弹性断裂力学基本理论 | 第37-40页 |
| 3.1.1 线弹性断裂力学简介 | 第37页 |
| 3.1.2 复合型裂缝断裂延伸判据 | 第37-38页 |
| 3.1.3 相互作用积分 | 第38-40页 |
| 3.2 裂缝性地层应力场计算模型 | 第40-41页 |
| 3.3 基于扩展有限元的模型求解方法 | 第41-43页 |
| 3.3.1 弱形式控制方程推导 | 第41页 |
| 3.3.2 扩充函数及控制方程离散形式 | 第41-42页 |
| 3.3.3 流固耦合方法 | 第42-43页 |
| 3.3.4 求解路线 | 第43页 |
| 3.4 算例分析及扩展有限元法有效性验证 | 第43-51页 |
| 3.4.1 应力强度因子验证计算 | 第44-45页 |
| 3.4.2 缝宽计算 | 第45-47页 |
| 3.4.3 重复压裂应力场分析 | 第47-51页 |
| 3.5 小结 | 第51-52页 |
| 第4章 裂缝性地层液体流动模拟研究 | 第52-89页 |
| 4.1 地下裂缝性质及液体流动机理 | 第52-53页 |
| 4.2 裂缝性地层单相液体流动模型 | 第53-59页 |
| 4.2.1 基质内单相液体流动控制方程 | 第53-55页 |
| 4.2.2 裂缝内单相液体流动控制方程 | 第55-57页 |
| 4.2.3 基质-裂缝窜流方程 | 第57-59页 |
| 4.3 针对各项异性渗透率裂缝的缝内边界层模型 | 第59-64页 |
| 4.3.1 各向异性渗透率裂缝引起的问题 | 第59-61页 |
| 4.3.2 基于边界层假设改进基质裂缝窜流方程 | 第61-64页 |
| 4.4 基于扩展有限元的模型求解方法 | 第64-68页 |
| 4.4.1 弱形式控制方程推导 | 第64-65页 |
| 4.4.2 扩充函数及控制方程离散形式 | 第65-67页 |
| 4.4.3 流固耦合方法 | 第67-68页 |
| 4.4.4 求解路线 | 第68页 |
| 4.5 算例分析及扩展有限元法有效性验证 | 第68-87页 |
| 4.5.1 高渗裂缝 | 第69-73页 |
| 4.5.2 低渗裂缝或隔层 | 第73-79页 |
| 4.5.3 各向异性渗透率裂缝 | 第79-82页 |
| 4.5.4 裂缝网络 | 第82-87页 |
| 4.6 小结 | 第87-89页 |
| 第5章 裂缝性地层气体流动模拟研究 | 第89-123页 |
| 5.1 页岩气储层或致密气储层中气体流动机理 | 第89-90页 |
| 5.1.1 克努森流动规律 | 第89-90页 |
| 5.1.2 页岩气吸附解析机理 | 第90页 |
| 5.2 扩展有限元方法在页岩气流动模拟中的应用 | 第90-102页 |
| 5.2.1 页岩气储层中气体流动模型 | 第91-94页 |
| 5.2.2 模型求解 | 第94-98页 |
| 5.2.3 算例分析 | 第98-101页 |
| 5.2.4 影响因素分析 | 第101-102页 |
| 5.3 拟压力形式的气体流动扩展有限元模型 | 第102-121页 |
| 5.3.1 拟压力定义及拟压力形式的连续性方程 | 第102-104页 |
| 5.3.2 拟压力形式的气体流动模型 | 第104-109页 |
| 5.3.3 扩展有限元求解 | 第109-114页 |
| 5.3.4 算例分析 | 第114-121页 |
| 5.4 小结 | 第121-123页 |
| 第6章 基于扩展有限元的重复压裂流固耦合问题研究 | 第123-137页 |
| 6.1 重复压裂模型 | 第123-128页 |
| 6.1.1 重复压裂过程中应力-变形场模型 | 第123-124页 |
| 6.1.2 裂缝性储层中两相流体流动模型 | 第124-126页 |
| 6.1.3 受压裂液造壁性影响的基质裂缝窜流方程 | 第126-128页 |
| 6.2 基于扩展有限元的模型求解方法 | 第128-133页 |
| 6.2.1 弱形式控制方程推导 | 第128-130页 |
| 6.2.2 扩充函数及控制方程离散形式 | 第130-133页 |
| 6.2.3 求解路线 | 第133页 |
| 6.3 算例分析 | 第133-136页 |
| 6.4 小结 | 第136-137页 |
| 第7章 结论与建议 | 第137-139页 |
| 7.1 结论 | 第137-138页 |
| 7.2 建议 | 第138-139页 |
| 致谢 | 第139-140页 |
| 参考文献 | 第140-149页 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及科研成果 | 第149页 |
