一种混合型天然气水合物网格模型生成方法及相关设备技术

本发明专利技术公开了一种混合型天然气水合物网格模型生成方法及相关设备，所述方法包括：获取预设参数，根据所述预设参数构建目标骨架球体数据；构建孔隙

【技术实现步骤摘要】
一种混合型天然气水合物网格模型生成方法及相关设备


[0001]本专利技术涉及天然气水合物
，特别涉及一种混合型天然气水合物网格模型生成方法及相关设备。

技术介绍

[0002]天然气水合物是一种新型的清洁能源，且广泛分布于我国东南沿海区域。因此，天然气水合物的商业化开发对于改善我国能源结构、保障我国能源安全、实现“双碳”目标、降低二氧化碳排放等方面具有重要的现实意义。天然气水合物开发的重点在于打破原位稳定条件促进水合物的分解，从而排出天然气，故而开展天然气水合物的分解作用机制、气水运移规律等方面的研究是实现天然气水合物高效开采的前提。
[0003]现有技术中，对天然气水合物的研究通常采用室内实验和数值模拟等方法，来研究天然气水合物的分解及气水运移规律。其中，室内实验能够更为真实的模拟天然气水合物的物理力学性质，从而揭示多因素作用下的分解和输运规律，为天然气水合物储层的开采提供理论参考，并为数值模拟研究提供参数和数学模型。然而，室内实验受限于试件制备、仪器设备等方面的局限，通常存在极高的造价问题，因而难以实现批量化的全参数范围的多因素控制作用下的分解和输运规律研究。因此，数值模拟研究是一种可综合考虑成本和可靠性优势的有效研究方法。天然气水合物的数值模拟研究中的主要难点包括天然气水合物分解和输运规律的微分表征及复杂天然气水合物结构的微观表征。其中，天然气水合物分解和输运规律的微分表征主要利用相应数学模型求解实现，而天然气水合物的微观结构复杂，也是一个数值模拟的难点。根据现有的研究成果显示，宏观视角下，天然气水合物可能呈现块状、层状、分散状等情况，而在微观视角下，天然气水合物的赋存模式可分为胶结型、孔隙填充型和颗粒承载型等。因此，在构建天然气水合物模型开展数值模拟研究时，开展精确的天然气水合物及其相邻孔隙结构微观表征是准确预测多因素作用下天然气水合物分解和运移机制的前提。目前国内外研究中所构建的天然气水合物模型多为单一型的水合物模型，如颗粒包裹型的水合物模型或充填型的水合物模型。而真实环境中的天然气水合物结构可能同时含有上述多种类型的水合物颗粒。因此，现有研究成果无法获得更贴近实际情况的混合型天然气水合物网格模型。
[0004]因此，现有技术还有待改进和提高。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的上述缺陷，本专利技术提供一种混合型天然气水合物网格模型生成方法及相关设备，旨在解决现有技术中还没有混合型天然气水合物网格模型的生成方法，难以结合数值模拟技术预测理论区间多因素综合作用下的天然气水合物分解和输运机理的问题。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案如下：
[0007]本专利技术的第一方面，提供一种混合型天然气水合物网格模型生成方法，所述方法
包括：
[0008]获取预设参数，所述预设参数包括模型范围以及球体参数，根据所述预设参数构建目标骨架球体数据；
[0009]根据所述模型范围和所述目标骨架球体数据构建孔隙
‑
水合物结构部件；
[0010]获取第一水合物和第二水合物的形态比例，根据所述第一水合物和所述第二水合物的形态比例生成第一水合物标准部件和第二水合物标准部件；
[0011]获取预设比例，根据所述预设比例、所述骨架球体数据、所述第一水合物标准部件和所述第二水合物标准部件构建第一水合物部件和第二水合物部件；
[0012]将所述孔隙
‑
水合物结构部件、所述第一水合物部件和所述第二水合物部件进行组合，得到目标水合物模型。
[0013]所述的混合型天然气水合物网格模型生成方法，其中，所述球体参数包括球体粒径列表、最小球体数量和最小球体骨架比例，其中，所述球体骨架比例为球体所占体积与所述模型范围的比例。
[0014]所述的混合型天然气水合物网格模型生成方法，其中，所述根据所述预设参数构建目标骨架球体数据，包括：
[0015]根据所述球体粒径列表随机生成多个不相交的第一球体，获取所述第一球体参数，所述第一球体参数包括球体数量、各所述第一球体的球心坐标和球体粒径；
[0016]判断当前球体数量和当前球体骨架比例是否满足第一预设条件；
[0017]若不满足所述第一预设条件，则随机生成第二球体，判断所述第二球体是否满足第二预设条件，若满足所述第二预设条件，则将当前第二球体数据添加至当前骨架球体数据中；
[0018]重新执行判断当前球体数量和当前球体骨架比例是否满足所述第一预设条件的步骤，直至当前球体数量和当前球体骨架比例满足所述第一预设条件；
[0019]依次检测每个球体的球心坐标与其余球的球心坐标的距离是否大于粒径和，若均大于粒径和，则获取与目标球体的距离，所述目标球体为与当前球体距离最近的球体，将当前球体粒径增大至与所述目标球体相邻，得到所述目标骨架球体数据，其中，所以目标骨架球体数据包括每个球体的球心坐标及其球体粒径数据。
[0020]所述的混合型天然气水合物网格模型生成方法，其中，所述随机生成第二球体，包括：
[0021]在所述模型范围内生成随机点作为所述第二球体的球心，并根据预设的所述球体粒径列表随机获取当前所述第二球体的球体粒径；
[0022]检测所述第二球体与当前骨架球体的相交关系，若相交，则删除所述第二球体，并重复执行在所述模型范围内生成随机点作为所述第二球体的球心的步骤，直至所述第二球体与当前骨架球体不相交。
[0023]所述的混合型天然气水合物网格模型生成方法，其中，所述第一预设条件为：
[0024]当前球体数量大于所述最小球体数量且当前球体骨架比例大于所述最小球体骨架比例；
[0025]所述第二预设条件为：所述第二球体与当前已有球体均不相交。
[0026]所述的混合型天然气水合物网格模型生成方法，其中，所述根据所述模型范围和
所述目标骨架球体数据构建孔隙
‑
水合物结构部件，包括：
[0027]根据所述模型范围得到立方体部件，将所述立方体部件网格化，得到离散网格模型部件；
[0028]采用球体内单元查找函数，根据所述目标骨架球体数据，得到目标表征骨架集合；
[0029]在所述离散网格模型部件中删除所述目标表征骨架集合中的单元，以得到所述孔隙
‑
水合物结构部件。
[0030]所述的混合型天然气水合物网格模型生成方法，其中，所述根据所述预设比例、所述骨架球体数据、所述第一水合物标准部件和所述第二水合物标准部件构建第一水合物部件和第二水合物部件，包括：
[0031]根据所述预设比例将所述目标骨架球体数据分为第一骨架球体数据和第二骨架球体数据，所述预设比例为所述第一水合物和所述第二水合物的数量比例，所述第一骨架球体数据包括每个第一骨架球体的球心坐标及其球体粒径数据，所述第而骨架球体数据包括每个第二骨架球体的球心坐标及其球体粒径数据；
[0032]遍历所述第一骨架球体数据，根据所述第一骨架球体数据放缩所述第一水本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种混合型天然气水合物网格模型生成方法，其特征在于，所述方法包括：获取预设参数，所述预设参数包括模型范围以及球体参数，根据所述预设参数构建目标骨架球体数据；根据所述模型范围和所述目标骨架球体数据构建孔隙
‑
水合物结构部件；获取第一水合物和第二水合物的形态比例，根据所述第一水合物和所述第二水合物的形态比例生成第一水合物标准部件和第二水合物标准部件；获取预设比例，根据所述预设比例、所述骨架球体数据、所述第一水合物标准部件和所述第二水合物标准部件构建第一水合物部件和第二水合物部件；将所述孔隙
‑
水合物结构部件、所述第一水合物部件和所述第二水合物部件进行组合，得到目标水合物模型。2.根据权利要求1所述的混合型天然气水合物网格模型生成方法，其特征在于，所述球体参数包括球体粒径列表、最小球体数量和最小球体骨架比例，其中，所述球体骨架比例为球体所占体积与所述模型范围的比例。3.根据权利要求2所述的混合型天然气水合物网格模型生成方法，其特征在于，所述根据所述预设参数构建目标骨架球体数据，包括：根据所述球体粒径列表随机生成多个不相交的第一球体，获取所述第一球体参数，所述第一球体参数包括球体数量、各所述第一球体的球心坐标和球体粒径；判断当前球体数量和当前球体骨架比例是否满足第一预设条件；若不满足所述第一预设条件，则随机生成第二球体，判断所述第二球体是否满足第二预设条件，若满足所述第二预设条件，则将当前第二球体数据添加至当前骨架球体数据中；重新执行判断当前球体数量和当前球体骨架比例是否满足所述第一预设条件的步骤，直至当前球体数量和当前球体骨架比例满足所述第一预设条件；依次检测每个球体的球心坐标与其余球的球心坐标的距离是否大于粒径和，若均大于粒径和，则获取与目标球体的距离，所述目标球体为与当前球体距离最近的球体，将当前球体粒径增大至与所述目标球体相邻，得到所述目标骨架球体数据，其中，所以目标骨架球体数据包括每个球体的球心坐标及其球体粒径数据。4.根据权利要求3所述的混合型天然气水合物网格模型生成方法，其特征在于，所述随机生成第二球体，包括：在所述模型范围内生成随机点作为所述第二球体的球心，并根据预设的所述球体粒径列表随机获取当前所述第二球体的球体粒径；检测所述第二球体与当前骨架球体的相交关系，若相交，则删除所述第二球体，并重复执行在所述模型范围内生成随机点作为所述第二球体的球心的步骤，直至所述第二球体与当前骨架球体不相交。5.根据权利要求3所述的混合型天然气水合物网格模型生成方法，其特征在于，所述第一预设条件为：当前球体数量大于所述最小球体数量且当前球体骨架比例大于所述最小球体骨架比例；所述第二预设条件为：所述第二球体与当前已有球体均不相交。6.根据权利要求1所述的混合型天然气水合物网格模型生成方法，其特征在于，所述根
据所述模型范围和所述目标骨架球体数据构建孔隙
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水合物结构部件，包括：根据所述模型范围得到立方体部件，将所述立方体部件网格化，得到离散网格模型部件；采用球...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴明洋，宋睿，刘建军，
申请(专利权)人：中国科学院武汉岩土力学研究所，
类型：发明
国别省市：