[發(fā)明專利]一種針對流體加熱油頁巖原位開采的模擬預測方法

有效

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• 申請日: 2016-09-14
• 公開（公告）號: CN107818188B
• 公開（公告）日: 2021-07-27
• 發(fā)明（設計）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（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司石油勘探開發(fā)研究院
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20
• 代理公司: 北京聿宏知識產(chǎn)權代理有限公司 11372
• 代理人: 吳大建

本發(fā)明公開了一種一種針對流體加熱油頁巖原位開采的模擬預測方法，所述方法包括：建立干酪根熱解化學反應模型；確定所述干酪根熱解化學反應模型中的未知數(shù)；建立用于模擬所述未知數(shù)變化的油頁巖原位開采模型；對所述油頁巖原位開采模型進行數(shù)值求解以進行流體加熱油頁巖原位開采的模擬預測。根據(jù)本發(fā)明的方法可以計算油氣產(chǎn)量隨時間變化，便于現(xiàn)場實時了解整個生產(chǎn)過程。根據(jù)本發(fā)明的方法能夠為現(xiàn)場流體加熱油頁巖原位開采提供數(shù)據(jù)支撐及分析手段，提高了油頁巖開采效率。

技術領域

本發(fā)明涉及地質開發(fā)領域，具體說涉及一種針對流體加熱油頁巖原位開采的模擬預測方法。

背景技術

進入21世紀后，世界各國對能源的需求不斷增長，世界石油和天然氣資源逐漸枯竭，世界常規(guī)能源供應形勢也日益嚴峻。因此，國際上一直將非常規(guī)能源的研究作為新世紀替代能源發(fā)展的重要課題。

油頁巖又稱油母頁巖，是一種含可燃有機質的沉積巖，作為一種非常規(guī)能源，全球油頁巖資源非常豐富，據(jù)不完全統(tǒng)計，其蘊藏資源量約有10萬億噸，如果將它折算成頁巖油，世界上的油頁巖儲量約為5500億噸，相當于目前世界天然原油探明可采儲量的5.4倍。

但是，油頁巖的開發(fā)工程難度大、開采技術進展緩慢。目前油頁巖開發(fā)主要有兩種方式：井下開采頁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巖油氣導至地面的原位開采方式。原位開采由于具有成本低、占地少、污染小且可開采深層油頁巖的優(yōu)點已成為油頁巖開采研究的重點，已有多家科研單位及能源企業(yè)展開了相應的研究，也是未來油頁巖開發(fā)的技術發(fā)展趨勢。

原位開采技術就其傳熱機理而言可以劃分為兩種類型，一類是依靠導熱加熱油頁巖儲層，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。由于導熱傳熱效率較低，因此整個加熱周期漫長，據(jù)殼牌估算，需要加熱3-5年方能產(chǎn)出油氣。另一類技術是依靠注入熱流體對流換熱加熱儲層，例如美國洛倫茲國家實驗室提出的注入熱蒸汽加熱技術。由于對流換熱相對于導熱傳熱效率高很多，因此流體加熱技術從理論上來說是更高效的原位開采方法。

但是，油頁巖地下原位開采的機理、化學反應、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)有技術中缺乏針對流體加熱油頁巖原位開采動態(tài)分析的數(shù)值模擬手段和工具，這大大影響了現(xiàn)場工程和工藝參數(shù)的優(yōu)化設計。

因此，需要一種針對流體加熱油頁巖原位開采的模擬預測方法以便對現(xiàn)場工程和工藝參數(shù)進行優(yōu)化設計。

發(fā)明內容

本發(fā)明提供了一種針對流體加熱油頁巖原位開采的模擬預測方法，所述方法包括：

建立干酪根熱解化學反應模型；

確定所述干酪根熱解化學反應模型中的未知數(shù)；

建立用于模擬所述未知數(shù)變化的油頁巖原位開采模型；

對所述油頁巖原位開采模型進行數(shù)值求解以進行流體加熱油頁巖原位開采的模擬預測。

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

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

在一實施例中，建立質量守恒方程，其中，以干酪根為固體不存在流動為依據(jù)對所述質量守恒方程進行簡化。

在一實施例中，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)進行熱量的傳遞和交換、化學反應涉及到的熱能量、注入井帶入的能量以及產(chǎn)出井帶出的能量。

在一實施例中，建立能量守恒方程，其中，采用經(jīng)驗計算公式計算焓，所述經(jīng)驗計算公式為