剪切滑移裂缝中流体渗流的Lattice Boltzmann模拟研究

摘要

针对目前学界有关剪切滑移作用对裂缝中流体渗流研究较少的情况,分析现有研究方法的缺陷,改进现有的研究模型,以固定研究目标尺寸为基础,引入Lattice Boltzmann方法,研究流体在剪切滑移结构中的渗流,并考察非匹配性和接触面积对流体渗流的影响。结果表明:随机二维剖面线可拆分为V型、正弦和凹槽等基本单元体;在基本单元体、二维剖面线中,裂缝面的滑移造成渗流方向上开度分布的非均匀性,渗透率呈现数量级的减小;非匹配情况下的裂缝渗透率比匹配情况下的低,随滑移距离的增加,流体渗流能力均呈先下降后上升趋势;三维裂缝结构的渗透率随滑移距离的增加总体呈下降趋势,下降幅度比基本单元体和二维剖面线结构要低;裂缝面产生剪切滑移时,结构间的非匹配性造成流体渗流轨迹呈三维迂曲性;剪切滑移所造成的非匹配性及接触面积,均对渗流能力有负面作用,但非匹配性可以对裂缝结构起到一定的自支撑作用。