[发明专利]一种基于热-流-固-损伤耦合的干热岩产热预测方法

权利要求书

1.一种基于热-流-固-损伤耦合的干热岩产热预测方法,其特征在于，包括：

建立干热岩增强地热系统模型，对所述干热岩增强地热系统模型进行网格划分；

建立热-流-固耦合模型，基于所述热-流-固耦合模型，对划分后的所述干热岩增强地热系统模型的网格进行热-流-固多物理场耦合计算，获得热-流-固耦合解；

基于所述热-流-固耦合解，获得干热岩的热能；

获得热-流-固耦合解过程包括：

S1：对划分后的所述干热岩增强地热系统模型的网格进行热-流-固多物理场耦合计算，获得新的模型网格；

S2：对所述新的模型网格增加注入流体，对增加注入流体的模型网格进行热-流-固多物理场耦合计算；

S3：重复所述S1和所述S2，获得热-流-固耦合解；

获得新的模型网格的方法为：

基于所述热-流-固耦合解，获得干热岩压裂之后裂缝的扩展方向以及长度，基于所述裂缝的扩展方向以及长度，获得裂缝变化后的形态，基于所述裂缝变化后的形态，获得新的模型网格；

对划分后的网格进行热-流-固多物理场耦合计算，获得热-流-固耦合解的方法为：

采用贯序耦合的方法，对热-流-固多物理场进行相互迭代耦合计算，获得热-流-固耦合解；

采用有限元法对热-流-固耦合模型进行计算分析；

将增强地热系统模型进行网格划分，网格划分采用自适应网格细化方法，对干热岩储层区域初始网格细分进行局部区域加密，并给出一个误差容限，再根据该区域的应力变化自动细分网格；

引入损伤分析来描述干热岩开采产热过程中的破坏行为，最终建立了热-流-固-损伤耦合模型；

划分的网格包括：温度场、渗流场和应力场；

所述热-流-固耦合模型包括：基岩热-流-固耦合模型和裂缝热-流-固耦合模型；

所述基岩热-流-固耦合模型方程式为：

位移场方程：

Gu_i,jj+G/(1-2ν)u_j,ji-α_BP_,i-K′α_TT_,i+F_i＝0

渗流微分方程：

温度场控制方程：

式中，(ρC_p)_m＝φρ_wC_pw+(1-φ)ρ_sC_ps，c₁＝1-K′/K_s，c₂＝φα₁+(1-φ)α_s-K′/K_sα_T，c₃＝φ/β₁+(1-φ)/K_s，G和λ为拉梅常数，K＇为岩石体积模量，α_T为岩石热膨胀系数，p为孔隙压力，α_B为Biot系数；ρ、C_p、λ分别表示密度、定压热容和导热系数，下标m、w、s分别表示平均物性、流体和固体；φ为岩石孔隙度，T₀为无应力状态下的温度，q_T为多孔介质热源汇强度，K_s为固体骨架体积模量，α_l为流体热膨胀系数，α_s为固体骨架的热膨胀系数，β_l为流体体积模量，k为岩石渗透率，μ_w为流体黏度；

所述裂缝热-流-固耦合模型方程式为：

位移场方程：

渗流微分方程：

温度场控制方程：

其中，(ρC_p)_fm＝φ_fρ_wC_pw+(1-φ_f)ρ_fC_pf，λ_fm＝φ_fλ_w+(1-φ_f)λ_f，式中u、σ、σ＇、K分别表示位移、总应力、有效应力和强度，n、s分别表示裂隙面法向和切向，下标f表示裂缝，d_f表示裂缝宽度，S_f表示裂隙储水系数。/