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龙图腾网获悉北京化工大学申请的专利一种裂缝性地层气侵规律的研究方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN119578146B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-08-22发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202411475972.6，技术领域涉及：G06F30/23；该发明授权一种裂缝性地层气侵规律的研究方法是由孙腾飞;杨金戈;李永安;张杨;张波;张其星设计研发完成，并于2024-10-22向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种裂缝性地层气侵规律的研究方法在说明书摘要公布了：本发明涉及裂缝气侵研究技术领域，尤其公开了一种裂缝性地层气侵规律的研究方法。通过建立储层变形模型、流体流动模型、流固交叉耦合模型，采用有限元法推导数学模型的数值形式，并利用MATLAB构建离散裂缝，最终用商业软件进行求解，得到裂缝性地层气侵规律。通过了解气侵的特征和影响因素，可以制定相应的措施，减少气体侵入并降低对钻井过程和油气田开发的不利影响，通过研究负压差钻井导致的气侵，可以改进钻井液的设计和优化，以降低气体侵入井筒的风险，通过对研究结果的探讨，对实际油田开发具有很大的意义。

本发明授权一种裂缝性地层气侵规律的研究方法在权利要求书中公布了：1.一种裂缝性地层气侵规律的研究方法，其特征在于，所述研究方法包括以下步骤： S1、建立储层变形模型和流体流动模型 多孔介质变形的数学模型包括平衡方程、几何方程和本构方程,基于多孔弹性理论，储层变形的平衡方程可以被定义为： （1） 式中，为应力分量总和；为体积力分量； 在小变形的假设条件下，几何方程应变-位移关系可以被定义为： （2） 式中，为应变分量；为位移分量； 岩石材料的应力-应变关系服从线性孔隙弹性规律，根据Biot有效应力可得： （3） 式中，为有效应力；为应力分量总和；a为Biot系数；p为流体压力；δ ij 为Kronecker函数； 将式（2）（3）代入（1）得到气侵过程中力学场的纳维方程为： （4） 式中，G=E21+v，G为多孔弹性材料的剪切模量，E和v分别为多孔弹性材料的杨氏模量和泊松比；u ij 为位移分量；a为Biot系数；f i 为体积力分量； 对于流体流动模型，基质孔隙中的连续方程为： （5） 利用达西定律描述多孔介质内流体的流速，以及基质存储行为分别可以有如下定义： （6） （7） 将步骤中的公式（6）（7）代入（5）得到基质孔隙流体流动的控制方程如下所示： （8） 裂缝内的连续性方程为： （9） 式（5）到（9）中，ρ g 为储层条件下的气体密度；φ m 为多孔介质的孔隙度；v m 为基质孔隙中的流体速度；q m 为孔隙流体的质量；k m 为基质孔隙的渗透率；µ为流体的黏度；p为流体压力；▽p为压力梯度；S m 为储存系数；d f 为裂缝孔径，φ f 为裂缝的孔隙度；▽ T 为切向梯度；v f 为裂缝内流体的流动速度；q f 为裂缝内流体的质量源；考虑天然裂缝为两平板间的流动，其渗流速度以及裂缝储存行为可以定义为： （10） （11） 将公式（10）（11）代入公式（9）得到天然裂缝流体流动的控制方程： （12） 式（10）到（12）中，v f 为裂缝内流体的流动速度；k f 为裂缝渗透率；µ为流体的黏度；d f 为裂缝孔径；p为流体压力；▽p为压力梯度；ρ g 为储层条件下的气体密度；φ f 为裂缝的孔隙度；S f 为饱和裂缝总压缩系数；▽ T 为切向梯度；q f 为裂缝内流体的质量源； S2、建立流固交叉耦合模型 假设岩石颗粒的表面积保持不变，岩石的总体积变化等于孔隙体积的变化，不同时间的比表面积可以表示为： （13） （14） 式（13）和（14）中，V b 为岩石的体积；V s 为岩石体积的变化量，ɛ v 为体积应变； 联立方程（13）（14）可以得到基质渗透率的计算公式为： （15） 式中，k m 为基质孔隙的渗透率；k m0 为初始渗透率；ɛ v 为体积应变；φ m0 为初始孔隙度； 裂缝变形时的总孔径大小为： （16） 式中a n 、a s 为裂缝的法相变形、剪切变形、a res 余孔径的大小、φ dil 为有效膨胀角； S3、采用有限元法推导数学模型的数值形式 为了求解未知变量需要对控制方程进行积分化简，得到有限元式为： （17） S4、采用MATLAB构建离散裂缝，并利用商业软件进行求解。

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