ZUSAMMENFASSUNG Wir präsentieren eine vollständig implizite Formulierung von gekoppelt fluidem Fluss und Geomechanik für Fluidinjektion/-entnahme in erschütterten Reservoiren im Kontext von Speicherung. Unter Verwendung eines Galerkin-Finite-Elemente-Ansatzes werden sowohl Fluss- als auch Poroelastizitätsgleichungen auf einem gemeinsamen dreidimensionalen Gitter diskretisiert. Der Fluidfluss wird als einstufig angenommen. Das hydraulische Verhalten von Rissen wird durch ein Doppel-Knoten-Flusselement dargestellt, das es ermöglicht, longitudinale und transversale Rissdurchlässigkeiten effizient zu modellieren. Bei der Behandlung des mechanischen Teilproblems werden Risse explizit mit kohäsiven Elementen modelliert, um Kontakt-, Reibungs- und Öffnungsphänomene zu berücksichtigen. Das nichtlineare Gleichungssystem wird implizit durch ein iteratives partitioniertes konjugiertes Gradientverfahren gelöst, das seine traditionelle Anwendung auf kontinuierliche Probleme auf solche mit expliziten Diskontinuitäten wie Fehler und Risse ausdehnt. Die Genauigkeit des Modells wird mit analytischen Lösungen für verschiedene geomechanische Probleme, insbesondere für das Wachstum einer reibungsbedingten Rissruptur entlang eines Fehlers aufgrund von Fluidinjektion, überprüft. Ein solches besonders herausforderndes Benchmark für einen kritisch belasteten Fehler wird hier zum ersten Mal durch ein auf Finite-Elementen basierendes Schema reproduziert. Die Fähigkeiten des entwickelten parallelen Solvers werden dann durch ein Szenario veranschaulicht, das die Injektion in einen fehlerhaften Aquifer umfasst. Der ursprüngliche Solver-Code, Tutorials und Datenvisualisierungsroutinen sind öffentlich zugänglich.
Gallyamov et al. (Wed,) haben diese Frage untersucht.