[发明专利]流固耦合模型的构建方法及储藏缝洞变形的分析方法

权利要求书

1.一种流固耦合模型的构建方法，其特征在于，所述方法包括：

弹性平衡模型构建步骤，根据有效应力原理对待分析储藏的平衡模型进行处理，得到所述待分析储藏的弹性平衡模型，其中，所述弹性平衡模型为：

[K_uu]{ΔU}+[K_up]{Δp}＝{ΔR_u}

[K_uu]＝∑[k_uu]＝∑∫_Ω[B]^T[D][B]dΩ

其中，[D]、[B]、分别表示刚度矩阵、几何矩阵和插值函数矩阵，α表示Biot系数，p表示孔隙压力，Δp表示孔隙压力增量，{M}表示Kronecker符号，[K_uu]表示节点位移与节点力的整体关系矩阵，[K_up]表示孔隙压力与节点力的整体关系矩阵，{ΔR_u}表示节点力增量，[k_uu]表示节点位移与节点力的单元关系矩阵，Ω表示积分区域，[k_up]表示孔隙压力与节点力的单元关系矩阵，{ΔU}表示位移增量；

连续性模型构建步骤，获取所述待分析储藏的流体质量守恒方程和岩石骨架质量守恒方程，根据所述流体质量守恒方程和岩石骨架质量守恒方程确定所述待分析储藏的连续性模型，包括：对所述待分析储藏的流体质量守恒方程和岩石骨架质量守恒方程进行求和，对求和得到的方程进行时间离散，得到所述待分析储藏的连续性模型，其中，

所述流体质量守恒方程为：

岩石骨架质量守恒方程为：

其中，α_f为流体压缩系数，φ表示岩体的孔隙度，ε_v表示岩体体积应变，μ表示岩体的动力粘度，k_x，k_y，k_z分别表示岩体在直角坐标系下x，y，z向的渗透系数，ρ_s表示岩体骨架密度，t表示时间，p表示孔隙压力，

待分析储藏的连续性模型为：

[K_up]{ΔU}+[K_pp]{Δp}＝{ΔR_p}

其中，K表示渗透系数张量，α表示Biot系数，表示插值函数矩阵，[B]表示几何矩阵，{M}表示Kronecker符号，[K_up]表示孔隙压力与节点力的整体关系矩阵，[K_pp]表示孔隙压力与渗流节点载荷的整体关系矩阵，k_p表示孔隙压力对应的单元刚度矩阵，k_pp表示孔隙压力与渗流节点载荷的单元关系矩阵，α_m表示Biot系数矩阵，k_up表示孔隙压力与节点力的单元关系矩阵，θ表示计算系数，k表示单元刚度矩阵，表示单元几何矩阵，ΔR_p表示渗流节点载荷增量，Δp表示孔隙压力增量，ΔU表示位移增量，Ω表示积分区域；

总体控制模型构建步骤，根据所述弹性平衡方程和连续性方程构建所述待分析储藏的初始总体控制模型，从而确定出所述待分析储藏的流固耦合模型，其中，所述总体控制模型为：

其中，K表示渗透系数张量，[K_up]表示孔隙压力与节点力的整体关系矩阵，[K_pp]表示孔隙压力与渗流节点载荷的整体关系矩阵，[K_uu]表示节点位移与节点力的整体关系矩阵，Δp表示孔隙压力增量，ΔU表示位移增量，{ΔR_u}表示节点力增量，{ΔR_p}表示渗流节点载荷增量。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

模型修正步骤，计算所述待分析储藏的损伤参数，利用所述损伤参数对初始总体控制模型进行修正，得到修正后的总体控制模型，从而确定出修正后的流固耦合模型。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述弹性平衡模型构建步骤包括：

根据有效应力原理确定所述待分析储藏的岩体内各点的应力函数；

将所述应力函数代入所述待分析储藏的平衡模型，对所得到的方程进行时间离散，得到所述待分析储藏的弹性平衡模型。