复杂裂缝系统热-流-固耦合流动广泛存在于非常规和深层油气藏开发过程中，裂缝系统热-流-固耦合数值模拟计算量巨大，并行计算技术是实现裂缝系统精细数值模拟的有效方法。中国石油大学（华东）姚军教授团队对基于通用网格嵌入式离散裂缝模型的热-流-固耦合大规模并行数值模拟技术进行了研究。首先，基于区域分解方法，研发了嵌入式离散裂缝模型大规模并行求解技术，并且提出了在非结构网格中，基质与裂缝两套独立系统的连接关系分解方法。其次，针对多组分热-流-固耦合问题，使用有限体积法实现了组分流动、传热与力学控制方程的统一数值离散，使用顺序隐式牛顿方法对耦合非线性问题进行并行迭代求解。最后，通过与解析模型对比验证了数值方法的准确性，并且将数值模拟器应用于多层页岩气藏立体开发、深层高温裂缝性油藏注水开发数值模拟，并且在不同并行规模下对并行计算性能与可扩展性进行了分析。实现的并行数值模拟技术能够对实际工程中的三维离散裂缝系统进行大规模精细并行数值模拟，并且在不同的并行规模下都取得了良好的并行性能与可扩展性，能够成为裂缝性油气藏开发的有效设计与分析工具。相关研究认识刊登在《石油学报》第46卷第3期。

（1）基于区域分解方法，实现了通用嵌入式离散裂缝模型并行求解；并且提出了两套独立基质与裂缝网格连接关系的区域分解方法，并且对区域边界处的并行跨区域连接进行了研究。针对多组分热-流-固耦合问题，使用有限体积法实现了组分流动、传热与力学控制方程的统一数值离散，并且采用顺序隐式牛顿方法对耦合非线性问题进行并行迭代求解，实现了耦合控制方程的二阶收敛。

（2）将所研发的多组分热-流-固耦合并行数值模拟器应用多层页岩气藏模型水平井水力压裂开发和深层裂缝性油藏注水开发，分析了不同时刻各物理场的分布情况，并且对每个模型的并行计算性能进行了分析。模拟的实际模型中最大网格规模为1.275亿基质网格与6156万裂缝网格，并且所有案例在16倍并行展开下均取得了65%以上的并行效率。实际应用表明本文研究的并行数值模拟技术能够成有效利用高性能集群算力，实现复杂裂缝性储层的高效精细数值模拟。

论文链接：http://www.syxb-cps.com.cn/CN/10.7623/syxb202503007