[發(fā)明專(zhuān)利]一種針對(duì)流體加熱油頁(yè)巖原位開(kāi)采的模擬預(yù)測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610824688.4
• 申請(qǐng)日: 2016-09-14
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107818188B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-07-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 牛駿;蘇建政;龍秋蓮;王益維;張汝生;孟祥龍;汪友平;高媛萍;郭鵬
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)石油化工股份有限公司;中國(guó)石油化工股份有限公司石油勘探開(kāi)發(fā)研究院
• 主分類(lèi)號(hào): G06F30/20
• 分類(lèi)號(hào): G06F30/20
• 代理公司: 北京聿宏知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11372
• 代理人: 吳大建

本發(fā)明公開(kāi)了一種一種針對(duì)流體加熱油頁(yè)巖原位開(kāi)采的模擬預(yù)測(cè)方法，所述方法包括：建立干酪根熱解化學(xué)反應(yīng)模型；確定所述干酪根熱解化學(xué)反應(yīng)模型中的未知數(shù)；建立用于模擬所述未知數(shù)變化的油頁(yè)巖原位開(kāi)采模型；對(duì)所述油頁(yè)巖原位開(kāi)采模型進(jìn)行數(shù)值求解以進(jìn)行流體加熱油頁(yè)巖原位開(kāi)采的模擬預(yù)測(cè)。根據(jù)本發(fā)明的方法可以計(jì)算油氣產(chǎn)量隨時(shí)間變化，便于現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)了解整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程。根據(jù)本發(fā)明的方法能夠?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)流體加熱油頁(yè)巖原位開(kāi)采提供數(shù)據(jù)支撐及分析手段，提高了油頁(yè)巖開(kāi)采效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及地質(zhì)開(kāi)發(fā)領(lǐng)域，具體說(shuō)涉及一種針對(duì)流體加熱油頁(yè)巖原位開(kāi)采的模擬預(yù)測(cè)方法。

背景技術(shù)

進(jìn)入21世紀(jì)后，世界各國(guó)對(duì)能源的需求不斷增長(zhǎng)，世界石油和天然氣資源逐漸枯竭，世界常規(guī)能源供應(yīng)形勢(shì)也日益嚴(yán)峻。因此，國(guó)際上一直將非常規(guī)能源的研究作為新世紀(jì)替代能源發(fā)展的重要課題。

油頁(yè)巖又稱(chēng)油母頁(yè)巖，是一種含可燃有機(jī)質(zhì)的沉積巖，作為一種非常規(guī)能源，全球油頁(yè)巖資源非常豐富，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，其蘊(yùn)藏資源量約有10萬(wàn)億噸，如果將它折算成頁(yè)巖油，世界上的油頁(yè)巖儲(chǔ)量約為5500億噸，相當(dāng)于目前世界天然原油探明可采儲(chǔ)量的5.4倍。

但是，油頁(yè)巖的開(kāi)發(fā)工程難度大、開(kāi)采技術(shù)進(jìn)展緩慢。目前油頁(yè)巖開(kāi)發(fā)主要有兩種方式：井下開(kāi)采頁(yè)巖后在地上加熱干餾的地面干餾方式和直接在地下加熱干餾將頁(yè)巖油氣導(dǎo)至地面的原位開(kāi)采方式。原位開(kāi)采由于具有成本低、占地少、污染小且可開(kāi)采深層油頁(yè)巖的優(yōu)點(diǎn)已成為油頁(yè)巖開(kāi)采研究的重點(diǎn)，已有多家科研單位及能源企業(yè)展開(kāi)了相應(yīng)的研究，也是未來(lái)油頁(yè)巖開(kāi)發(fā)的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)。

原位開(kāi)采技術(shù)就其傳熱機(jī)理而言可以劃分為兩種類(lèi)型，一類(lèi)是依靠導(dǎo)熱加熱油頁(yè)巖儲(chǔ)層，促使其中的干酪根受熱裂解形成油氣，例如殼牌公司的ICP電加熱技術(shù)。由于導(dǎo)熱傳熱效率較低，因此整個(gè)加熱周期漫長(zhǎng)，據(jù)殼牌估算，需要加熱3-5年方能產(chǎn)出油氣。另一類(lèi)技術(shù)是依靠注入熱流體對(duì)流換熱加熱儲(chǔ)層，例如美國(guó)洛倫茲國(guó)家實(shí)驗(yàn)室提出的注入熱蒸汽加熱技術(shù)。由于對(duì)流換熱相對(duì)于導(dǎo)熱傳熱效率高很多，因此流體加熱技術(shù)從理論上來(lái)說(shuō)是更高效的原位開(kāi)采方法。

但是，油頁(yè)巖地下原位開(kāi)采的機(jī)理、化學(xué)反應(yīng)、油氣藏滲流規(guī)律、溫度加熱分布、產(chǎn)能分析等方面的研究還剛剛起步，在現(xiàn)有技術(shù)中缺乏針對(duì)流體加熱油頁(yè)巖原位開(kāi)采動(dòng)態(tài)分析的數(shù)值模擬手段和工具，這大大影響了現(xiàn)場(chǎng)工程和工藝參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。

因此，需要一種針對(duì)流體加熱油頁(yè)巖原位開(kāi)采的模擬預(yù)測(cè)方法以便對(duì)現(xiàn)場(chǎng)工程和工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種針對(duì)流體加熱油頁(yè)巖原位開(kāi)采的模擬預(yù)測(cè)方法，所述方法包括：

建立干酪根熱解化學(xué)反應(yīng)模型；

確定所述干酪根熱解化學(xué)反應(yīng)模型中的未知數(shù)；

建立用于模擬所述未知數(shù)變化的油頁(yè)巖原位開(kāi)采模型；

對(duì)所述油頁(yè)巖原位開(kāi)采模型進(jìn)行數(shù)值求解以進(jìn)行流體加熱油頁(yè)巖原位開(kāi)采的模擬預(yù)測(cè)。

在一實(shí)施例中，建立干酪根熱解化學(xué)反應(yīng)模型，其中，引入擬組分用于表征干酪根裂解形成的油氣產(chǎn)物。

在一實(shí)施例中，建立用于模擬所述未知數(shù)變化的油頁(yè)巖原位開(kāi)采模型，其中，分別建立質(zhì)量守恒方程、能量守恒方程以及相平衡計(jì)算方程。

在一實(shí)施例中，建立質(zhì)量守恒方程，其中，以干酪根為固體不存在流動(dòng)為依據(jù)對(duì)所述質(zhì)量守恒方程進(jìn)行簡(jiǎn)化。

在一實(shí)施例中，建立能量守恒方程，其中，能量變化包括高溫流體攜帶熱量與巖體系統(tǒng)進(jìn)行熱量的傳遞和交換、化學(xué)反應(yīng)涉及到的熱能量、注入井帶入的能量以及產(chǎn)出井帶出的能量。

在一實(shí)施例中，建立能量守恒方程，其中，采用經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式計(jì)算焓，所述經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式為