用于流体诱导断层滑移的并行化三维地质力学求解器
地球物理
2024-10-23 v1
摘要
我们提出了一种用于流体注取/抽取于CO2储存情境下断层储洞区耦合流体流动与地质力学的完全隐式格式。基于拉格尔有限元方法，流体流动与孔弹性方程在共享的三维网格上进行离散化。假设流体为单相，利用双节点流元素表征裂缝的液压行为，能够高效地建模裂缝的纵向和横向渗透性。在力学子问题中，裂缝通过粘性单元显式建模，以考虑接触、摩擦和开裂现象。通过迭代分区共轭梯度过程隐式求解非线性方程组，将传统用于连续问题的应用扩展至涉及如断层和裂缝等显式不连续现象的问题。模型的准确性通过针对不同地质力学问题的解析解进行验证，尤其是针对因流体注取导致断层摩擦滑移增长的挑战性基准问题。本文首次通过有限元方案成功复现了该基准问题。随后展示了开发的并行求解器在向断层地下水层注入CO2情景中的能力。原始求解器代码、教程及数据可视化程序均公开可用。
引用
@article{arxiv.2410.17133,
title = {A Parallelized 3D Geomechanical Solver for Fluid-induced Fault Slip in Poroelastic Media},
author = {Emil Rinatovich Gallyamov and Guillaume Anciaux and Nicolas Richart and Jean-François Molinari and Brice Lecampion},
journal= {arXiv preprint arXiv:2410.17133},
year = {2024}
}