[發明專利]一種考慮非穩態吸附的非均質裂縫頁巖氣藏數值模擬方法

有效

• 申請號: 201711258882.1
• 申請日: 2017-12-04
• 公開（公告）號: CN108133080B
• 公開（公告）日: 2021-11-09
• 發明（設計）人: 曹成;劉剛;姜呈馥;趙謙平;高潮;孫建博;郭超;尹錦濤;薛培;孫德瑞;劉超;王宇;徐杰;陳奕奕;孫細寧
• 申請（專利權）人: 陜西延長石油（集團）有限責任公司研究院
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20
• 代理公司: 西安億諾專利代理有限公司 61220
• 代理人: 賀珊

本發明涉及一種考慮非穩態吸附的非均質裂縫頁巖氣藏數值模擬方法。一種考慮非穩態吸附的非均質裂縫頁巖氣藏數值模擬方法，包括如下步驟：（1）根據吸附氣、自由氣質量守恒方程，分別獲得吸附氣濃度和自由氣濃度控制方程；根據裂縫中氣相和水相質量守恒方程，獲得裂縫中氣濃度和水飽和度控制方程；（2）通過有限元方法，建立吸附氣濃度、自由氣濃度、裂縫氣濃度和裂縫水飽和度有限元數值方程；（3）對上述有限元數值方程求解后得到任意位置任意時刻的吸附氣濃度、自由氣濃度、裂縫氣濃度和裂縫水飽和度。本發明在常規離散裂縫模型基礎上有四方面的改進，使其適應于頁巖氣的數值模擬。

技術領域

本發明涉及一種考慮非穩態吸附的非均質裂縫頁巖氣藏數值模擬方法。

背景技術

近年來，頁巖氣產業在美國乃至全球都得到大力發展，數值模擬方法是油氣產量預測的關鍵技術。目前，雙重介質模型在頁巖氣藏數值模擬中應用較多，但是實際頁巖氣藏并不是任何區域都存在裂縫，這無疑夸大了裂縫的作用。雙重介質模型中裂縫的方位和網格的走向相關，限制了實際裂縫方位的有效模擬。吸附氣在頁巖氣藏中既可以傳輸還可以脫附轉化為自由氣，吸附氣的傳輸一般通過表面擴散來研究，目前的研究通過將表面擴散的影響轉化為對頁巖氣滲透率的影響，同時大多數學者通過蘭格繆爾吸附模型，將吸附氣加入到自由氣控制方程中的源相，以表征吸附氣解吸后對自由氣的補充。但這兩種方法無法表征任意位置和時間的吸附氣的表面擴散情況和濃度的變化。

鄂爾多斯盆地中生界頁巖氣藏壓力較低，在大型水力壓裂后，半數以上氣井的返排率在50％以下，裂縫中存在大量的壓裂液未能返排出，對頁巖氣井的生產造成一定的影響，這類井產氣量明顯降低，并伴有壓裂液的產出，但現有頁巖氣數值模擬方法中很少研究產出液的影響。

數值模擬技術是指導頁巖氣藏開發的關鍵技術。由于頁巖中具有較多的天然裂縫，并且在壓裂過程中產生壓裂裂縫，且裂縫是頁巖中流體傳輸的重要通道，裂縫的長度、開度、方位等會對頁巖氣的產量造成很大的影響。因此裂縫的模型是頁巖氣數值模擬中非常關鍵的步驟。目前，評價裂縫性油氣藏的數值模擬方法主要有多重介質模型和離散裂縫模型。

雖然離散裂縫模型可以很好的解決復雜裂縫網絡的數值模擬問題，但頁巖氣藏除了具有復雜裂縫外，頁巖氣藏存在大量的吸附氣，吸附氣對頁巖氣的產量貢獻比較大，因此吸附氣在孔隙壁面的傳輸，以及吸附氣和自由氣之間的耦合都制約頁巖氣數值模擬結果的準確性。目前，離散裂縫模型大多應用在常規油氣的數值模擬預測中，在頁巖氣藏中應用很少，即使有應用也是在特殊情況下：如糜利棟提出的頁巖氣離散裂縫模型，只是針對單相氣問題研究，但現有頁巖氣的產水問題比較嚴重，不容忽視；其次，吸附氣的以源相的方式加入到自由氣的控制方程中，這樣不利于研究任意位置任意時間下吸附氣的量化表征；再者，常規氣藏中，自由氣直接和孔壁接觸，默認自由氣在孔隙壁面的傳輸速度為0，頁巖氣藏中，自由氣和吸附氣接觸，吸附氣在吸附氣濃度差下沿著孔隙壁面傳輸，因此自由氣在與吸附氣接觸的邊界處的傳輸速度不為0，這意味這吸附氣的傳輸速度對自由氣的傳輸造成一定的影響。離散裂縫模型不能解決以上三點問題。

發明內容

本發明旨在針對上述問題，提出一種改進型的離散裂縫模型，裂縫中存在氣水兩相傳輸，考慮吸附氣對自由氣傳輸的影響，將吸附氣采用單獨的控制方程表征并和自由氣控制方程耦合，與頁巖氣的實際傳輸特征更接近的考慮非穩態吸附的非均質裂縫頁巖氣藏數值模擬方法。

本發明的技術方案在于：

一種考慮非穩態吸附的非均質裂縫頁巖氣藏數值模擬方法，模型假設如下：(1)考慮基質孔隙表面吸附氣的傳輸，基質孔隙中存在單相自由氣；(2)人工裂縫中存在氣水兩相流體，不考慮天然裂縫的影響；(3)氣相為單組份，基質中氣相微可壓縮，裂縫中氣水均微可壓縮，基質和裂縫不可壓縮，粘度恒定；(4)吸附氣和自由氣不能瞬時達到平衡；(5)氣藏在生產過程中溫度保持不變；(6)不考慮構造對氣藏的影響，基質均質、等厚、各向同性；包括如下步驟：