基于混合碰撞检测的嵌入式离散裂缝模型前处理算法

doi:10.19596/j.cnki.1001-246x.8664

计算物理 ›› 2023, Vol. 40 ›› Issue (6): 727-734.DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.8664

基于混合碰撞检测的嵌入式离散裂缝模型前处理算法

刘祎琳¹^,²(), 高国忠¹^,²^,*()

1. 长江大学非常规油气省部共建协同创新中心, 湖北武汉 430100
2. 长江大学地球物理与石油资源学院, 湖北武汉 430100

收稿日期:2022-11-04 出版日期:2023-11-25 发布日期:2024-01-22
通讯作者: 高国忠
作者简介:刘祎琳, 女, 硕士, 研究方向为裂缝预测、裂缝模型及数值模拟, E-mail: liuyilin@yangtzeu.edu.cn
基金资助:
长江大学非常规油气省部共建协同创新中心开放基金(UOG2022-05)

Embedded Discrete Fracture Model Pre-processing Algorithm Based on Collision Detection

Yilin LIU¹^,²(), Guozhong GAO¹^,²^,*()

1. Cooperative Innovation Center of Unconventional Oil and Gas, Yangtze University, Wuhan, Hubei 430100, China
2. College of Geophysics and Petroleum Resources, Yangtze University, Wuhan, Hubei 430100, China

Received:2022-11-04 Online:2023-11-25 Published:2024-01-22
Contact: Guozhong GAO

摘要/Abstract

摘要：

基于嵌入式离散裂缝模型, 针对前处理算法中裂缝面与基质网格相交计算的关键问题, 进行算法实现与优化。首先, 通过裂缝包围盒与基质网格进行碰撞检测, 来快速判断裂缝面与基质网格是否相交; 其次, 在确定相交后作交点计算, 了解基质内包含裂缝情况; 最后, 对基质与网格相交情况进行非相邻连接分类。数值实验证明该方法的有效性。

关键词: 裂缝, 嵌入式离散裂缝模型, 碰撞算法, 相交算法

Abstract:

Based on the embedded discrete fracture model, an algorithm is implemented and optimized for the key problem of the intersection calculation of the fracture surface and the matrix grid in the preprocessing algorithm. Firstly, the collision detection between the fracture bounding box and the matrix grid is used to quickly determine whether the fracture surface and the matrix grid intersect. Secondly, after determining the intersection, calculate the intersection point to see if the matrix contains fractures. Finally, classify the intersection of the matrix and the grid. Experiments have demonstrated the effectiveness of the method.

Key words: fracture, embedded discrete fracture model, collision algorithm, intersection algorithm

中图分类号:

TE349

刘祎琳, 高国忠. 基于混合碰撞检测的嵌入式离散裂缝模型前处理算法[J]. 计算物理, 2023, 40(6): 727-734.

Yilin LIU, Guozhong GAO. Embedded Discrete Fracture Model Pre-processing Algorithm Based on Collision Detection[J]. Chinese Journal of Computational Physics, 2023, 40(6): 727-734.

图/表 9

图1 预处理交点示意图

Fig.1 Sketch of preprocessing intersection

图2 包围盒示意图

Fig.2 Sketch of bounding box

图3 算法总体流程图

Fig.3 Overall flow chart of the algorithm

图4 线段交点

Fig.4 Line segment intersection

图5 射线法

Fig.5 Ray method

图6 顶点连线法

Fig.6 Method of connecting vertices

图7 两平面相交情况(a)无交点；(b)1个交点；(c) 2个交点

Fig.7 Intersection of two planes (a) no intersection; (b) 1 intersection; (c) 2 intersections

图8 前处理算法结果(a)交点图；(b) NNC分类图

Fig.8 Results using the preprocessing algorithm (a) intersection graph; (b) NNC classification graph

表1 不同参数算法耗时(单位: 秒)

Table 1 Consumed time for different parameters(unit: s)

网格	3×3×3			10×3×3			30×3×3
裂缝	hf1	hf2	hf1和hf2	hf1	hf2	hf1和hf2	hf1	hf2	hf1和hf2
笔记本耗时	0.25	0.52	0.76	0.72	1.04	1.72	2.34	3.52	5.52
台式机耗时	0.19	0.47	0.65	0.64	0.92	1.58	1.81	2.81	4.54

参考文献 21

1	SUN J J , HUANG Z Q , YAO J , et al. Numerical simulation of water flooding development in low permeability reservoirs with a discrete fracture model[J]. Chinese Journal of Computational Physics, 2015, 32 (2): 177- 185.
2	朱大伟, 胡永乐, 崔明月, 等. 局部网格加密与嵌入式离散裂缝模型耦合预测压裂改造井产能[J]. 石油勘探与开发, 2020, 47 (2): 341- 348.
3	张烈辉, 刘沙, 雍锐, 等. 基于EDFM的致密油藏分段压裂水平井数值模拟[J]. 西南石油大学学报(自然科学版), 2019, 41 (4): 1- 11.
4	严侠, 黄朝琴, 姚军, 等. 基于模拟有限差分的嵌入式离散裂缝数学模型[J]. 中国科学: 技术科学, 2014, 44 (12): 1333- 1342.
5	LEE S H , JENSEN C L , LOUGH M F . Efficient finite-difference model for flow in a reservoir with multiple length-scale fractures[J]. SPE Journal, 2000, 5 (3): 268- 275. DOI
6	杜旭林, 程林松, 牛烺昱, 等. 基于XFEM-MBEM的嵌入式离散裂缝模型流固耦合数值模拟方法[J]. 力学学报, 2021, 53 (12): 3413- 3424.
7	LI L , LEE S H . Efficient field-scale simulation of black oil in a naturally fractured reservoir through discrete fracture networks and homogenized media[J]. SPE Reservoir Evaluation & Engineering, 2008, 11 (4): 750- 758.
8	MOINFAR A , VARAVEI A , SEPEHRNOORI K , et al. Development of an efficient embedded discrete fracture model for 3D compositional reservoir simulation in fractured reservoirs[J]. SPE Journal, 2014, 19 (2): 289- 303. DOI
9	DU X L , CHENG L S , NIU L Y , et al. Numerical simulation of 3D discrete fracture networks considering dynamic closure of hydraulic fractures and natural fractures[J]. Chinese Journal of Computational Physics, 2022, 39 (4): 453- 464.
10	PEI J X , RAHMATJAN I . SPH boundary algorith based on finite difference method and its application[J]. Chinese Journal of Computational Physics, 2023, 40 (3): 343- 352.
11	CHA L M , FENG Q H , WANG S , et al. Numerical simulation of fracture-flooding with virtual element method in a continuous damage model[J]. Chinese Journal of Computational Physics, 2023, 40 (1): 81- 90.
12	熊琛, 陈立斌, 李林泽, 等. 基于计算机视觉与BIM的裂缝可视化管理方法[J]. 图学学报, 2022, 43 (4): 721- 728.
13	刘正雄, 黄攀峰, 台健生. 空间遥操作预测仿真快速图形碰撞检测算法[J]. 系统工程与电子技术, 2016, 38 (7): 1690- 1696.
14	朱战霞, 靖飒, 仲剑飞, 等. 基于碰撞检测的空间冗余机械臂避障路径规划[J]. 西北工业大学学报, 2020, 38 (1): 183- 190.
15	白利芳, 常朝稳, 王禹同, 等. 基于有效约束的方向包围盒相交测试算法[J]. 计算机辅助设计与图形学学报, 2016, 28 (10): 1757- 1766.
16	孙劲光, 吴素红. 基于空间分割与椭球包围盒的碰撞检测算法[J]. 计算机工程与应用, 2016, 52 (4): 217- 222.
17	于海燕, 何援军. 空间两三角形的相交问题[J]. 图学学报, 2013, 34 (4): 54- 62.
18	关立文, 戴玉喜, 王立平. 空间三角面片对相交判断算法[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2017, 57 (9): 970- 974.
19	XU Y F. Implementation and application of the embedded discrete fracture model (EDFM) for reservoir simulation in fractured reservoirs[D]. Austin: The University of Texas at Austin, 2015.
20	饶翔, 程林松, 曹仁义, 等. 适用于任意形状倾斜裂缝面的三维嵌入式离散裂缝模型前处理算法[J]. 科学技术与工程, 2020, 20 (3): 1035- 1043.
21	周红梅, 秦歌, 张小明, 等. 基于改善的射线相交法快速计算复杂几何距离场[J]. 河南理工大学学报(自然科学版), 2021, 40 (5): 99- 103.

[1]	朱昭颖, 戴邓仅, 鲁伍支, 王少椿, 刘伟, 肖剑锋. 基于水击效应的水平井压裂裂缝数值诊断[J]. 计算物理, 2023, 40(6): 735-741.
[2]	杜旭林, 程林松, 牛烺昱, 陈玉明, 曹仁义, 谢永红. 考虑水力压裂缝和天然裂缝动态闭合的三维离散缝网数值模拟[J]. 计算物理, 2022, 39(4): 453-464.
[3]	张庆福, 姚军, 黄朝琴, 李阳, 王月英. 裂缝性介质多尺度深度学习模型[J]. 计算物理, 2019, 36(6): 665-672.
[4]	姬安召, 王玉风, 张光生. 不对称垂直裂缝压力动态特征[J]. 计算物理, 2019, 36(1): 47-52.
[5]	贾品, 程林松, 黄世军, 田虓丰. 水平井体积压裂缝网表征及流动耦合模型[J]. 计算物理, 2015, 32(6): 685-692.
[6]	方思冬, 程林松, 辛一男, 何聪鸽. 各向异性油藏水平井多角度人工裂缝线性单元计算方法[J]. 计算物理, 2015, 32(5): 595-602.
[7]	孙静静, 黄朝琴, 姚军, 李爱芬, 王代刚. 基于离散裂缝模型的低渗透油藏开发数值模拟[J]. 计算物理, 2015, 32(2): 177-185.
[8]	张晋, 黄世军, 程林松. 天然裂缝储层压裂定向井稳态产量的蒙特卡洛计算[J]. 计算物理, 2014, 31(5): 567-572.
[9]	吴军来, 刘月田, 罗婕. 裂缝性应力敏感油藏流固耦合的数值模拟[J]. 计算物理, 2014, 31(4): 455-464.
[10]	程林松, 皮建, 廉培庆, 黄世军. 裂缝性油藏水平井产能计算方法[J]. 计算物理, 2011, 28(2): 230-236.
[11]	黄朝琴, 姚军, 王月英, 吕心瑞. 基于离散裂缝模型的裂缝性油藏注水开发数值模拟[J]. 计算物理, 2011, 28(1): 41-49.
[12]	廉培庆, 程林松, 曹仁义, 黄世军. 低渗透油藏压裂水平井井筒与油藏耦合的非稳态模型[J]. 计算物理, 2010, 27(2): 203-210.
[13]	黄丰, 卢德唐. 使用混合网格计算非达西渗流[J]. 计算物理, 2007, 24(4): 419-425.
[14]	马俊, 董和风, 王克协. 改进的PV-FD方法与沿井孔传播声波通过层的精细描述[J]. 计算物理, 1999, 16(6): 651-655.
[15]	刘小清, 吴声昌, 胡承先, 张宁. 夹角形天然裂缝油藏有限元解及收敛性[J]. 计算物理, 1995, 12(3): 289-294.

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