[發明專利]基于跨尺度多流動空間氣體傳輸機制的CO2

有效

• 申請號: 202010130270.X
• 申請日: 2020-02-28
• 公開（公告）號: CN111353227B
• 公開（公告）日: 2023-03-14
• 發明（設計）人: 湛杰;張穎;鄭自剛;鄭杰
• 申請（專利權）人: 西安石油大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;E21B43/16;G06F111/10
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 李曉曉

本發明公開基于跨尺度多流動空間氣體傳輸機制的CO₂強化頁巖氣藏開發動態仿真方法，通過多組分多相三維數值模擬器建立雙孔/雙滲數值模型，同時采用局部網格加密技術對水力裂縫進行對數間隔加密，從而建立起頁巖儲層中基質、自然裂縫及水力裂縫三大流動空間，然后基于密度、粘度及分子量的計算公式分別計算單組分及多組分天然氣的密度、粘度及分子量，從而計算出相應的單組分及多組分天然氣的表觀滲透率，在給定平均孔隙半徑及某個壓力區間，即可繪制出單組分及多組分天然氣滲透率校正因子隨壓力的變化關系，多組分多相三維數值模擬器在各時間步基于計算出來的壓力調用相應的天然氣滲透率校正因子，這樣達到修正達西本構的目的。

技術領域

本發明所屬技術領域為頁巖儲層動態開發模擬仿真領域，具體涉及基于跨尺度多流動空間氣體傳輸機制的CO₂強化頁巖氣藏開發動態仿真方法。

背景技術

如何有效地利用化石燃料資源的同時減少二氧化碳排放對全球暖化及海洋酸化等環境問題的影響，一直是困擾我國可持續發展的關鍵問題之一。目前針對該問題的有效解決方案之一是二氧化碳捕獲及封存(CCS)，該技術被全球廣泛應用并有效地減少了二氧化碳的排放量。頁巖對二氧化碳的吸附能力是對甲烷吸附能力的4-20倍，二氧化碳的注入不僅能補充地層能量而且可以有效置換頁巖中的甲烷從而提高氣井單井產量，雖然有一部分二氧化碳會隨著甲烷生產出來，但并不是所有注入的二氧化碳全部被生產出來，久而久之，二氧化碳凈封存效果明顯，最終達到既減排又高效開發頁巖氣這一非常規能源的目的。微納米尺度孔隙及裂隙大量發育的頁巖氣藏有著與常規氣藏截然不同的儲集方式、運移機制等特征，客觀并高效地模擬二氧化碳強化頁巖氣藏開發這個動態過程，有助于量化氣藏屬性及工藝參數不確定性對提采與封存一體化過程的影響，能有效地降低現場先導實驗的風險。目前針對二氧化碳強化頁巖氣藏的模擬仿真方法主要利用多組分多相三維數值模擬器建立雙孔/雙滲模型，同時采用局部網格加密技術進行對數間隔加密以表征水力裂縫，通過該方式能有效表征頁巖儲層基質、自然裂縫及水利裂縫不同流動空間之間的傳質行為，但模擬器普遍基于達西本構，未考慮頁巖儲層因微納米孔隙大量發育導致的非達西流動機理，由于二氧化碳在微納米孔隙內的擴散及滑脫效應會導致更多的二氧化碳在封存過程中的突破，因此基于達西流動規律的二氧化碳封存結果預測會相對樂觀，不能客觀反映封存及開發效果。同時現有技術未考慮到氣體組分變化對滲透率校正因子的影響，籠統地用一個滲透率校正因子對該過程進行模擬，因此無法準確地動態表征CO₂強化頁巖氣藏開發過程中涉及到的多組分、多尺度、多流動空間的傳質力學行為。

發明內容

為解決現有技術中存在的問題，本發明的目的在于提供基于跨尺度多流動空間氣體傳輸機制的CO₂強化頁巖氣藏開發動態仿真方法，本發明能夠有效克服現有仿真方法無法客觀表征多尺度流動的局限性，同時兼顧了建模及計算成本，為二氧化碳強化頁巖氣藏開發動態模擬提供了一些新方法和新思路。

本發明采用的技術方案如下：

基于跨尺度多流動空間氣體傳輸機制的CO₂強化頁巖氣藏開發動態仿真方法，包括如下過程：

通過多組分多相三維數值模擬器建立雙孔/雙滲數值模型，采用局部網格加密技術對水力裂縫進行對數間隔加密，從而建立起頁巖儲層中基質、自然裂縫及水力裂縫流動空間，然后基于真實氣體的密度、真實粘度及分子量分別計算甲烷的密度、粘度及分子量及多組分天然氣的密度、粘度及分子量，從而計算出相應的甲烷的表觀滲透率及多組分天然氣的表觀滲透率，給定平均孔隙半徑及預設壓力區間，繪制出甲烷滲透率校正因子隨壓力的變化關系及多組分天然氣滲透率校正因子隨壓力的變化關系，多組分多相三維數值模擬器在各時間步基于計算出來的壓力調用相應的天然氣滲透率校正因子，對達西本構進行修正，利用修正后的達西本構進行 CO₂強化頁巖氣藏開發動態仿真。