[發明專利]一種煤層氣-致密氣合采的數值模擬方法

有效

• 申請號: 202010548844.5
• 申請日: 2020-06-16
• 公開（公告）號: CN111680445B
• 公開（公告）日: 2022-02-18
• 發明（設計）人: 王超文;彭小龍;賈春生;周芳芳;朱蘇陽
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06T17/05;G06T17/20;G06F111/10
• 代理公司: 成都領航高智知識產權代理有限公司 51285
• 代理人: 王斌

本發明公開了一種煤層氣?致密氣合采的數值模擬方法。包括以下步驟：收集原始數據，建立煤系地層三維地質模型，并將建立的所述三維地質模型剖分為單重介質模型網格；根據前述的模型，建立三重介質數值模型，所述三重介質數值模型中的三重介質分別為：基質系統、裂縫系統和孔洞系統，并將三維地質模型與三重介質數值模型相耦合；根據煤層與砂巖層的連通關系設置不同的三重介質的竄流系數與傳導系數；結合S3的屬性值、S4的計算結果以及生產條件，通過滲流方程計算合層共采的產氣量和產水量。本發明通過設置三重介質模型，減少了模型中砂巖層在縱向上的網格劃分，進而減少了模型總體網格數量，優化了模型大小，加快了運算速率，節約了運算時間。

技術領域

本發明涉及油氣開采技術領域，具體涉及一種利用三重介質模型等效模擬煤層氣-致密氣 合采的數值模擬方法。

背景技術

煤系地層往往發育多個煤層和致密砂巖層，縱向上砂巖層與煤層疊置互層分布，因此賦 存大量的煤層氣、致密砂巖氣非常規氣體。煤系地層非常規天然氣資源豐富，全國非常規天 然氣儲量的30％以上賦存在煤系地層或者與煤系地層相關，煤系地層煤層氣和致密氣開發前 景可觀。而煤層和致密砂巖層都屬于低滲氣藏，單層開采時產氣量較低，只有將煤層氣-致密 氣合層開采，才能使采氣效益最大化。

氣藏工程的研究離不開數值模擬，在數值模擬研究中模型的選取與應用至關重要。致密 砂巖氣藏一般采用常規單一介質進行模擬。而煤層氣藏模擬通常采用雙重介質，采用雙孔單 滲數學模型。其中基質為吸附氣，是氣體的儲集空間，代表煤巖基質。而裂縫代表煤巖割理 系統，是流體流動空間和儲集空間。雙重介質模型中基質為煤層吸附氣儲集空間，裂縫為水 和自由氣的儲集空間和流動通道。其中基質具有向裂縫竄流的特性而不具備流動性，基質系 統和裂縫系統具有雙向的傳質作用，如圖1所示。

一般在進行煤層氣致密氣合采模擬時，由于商業模擬器只能采用一種模型(單重介質模 型或者雙重介質模型)，研究人員往往采用雙重介質模型進行處理，并將煤巖和致密砂巖通 過巖性分區來表示。將砂巖層的基質和裂縫系統進行統一的賦值處理，使雙重介質表示的砂 巖層等效為單一介質模型，從而進行合采的模擬研究工作，如圖1、2所示。如果只采用單重 介質模型模擬煤層氣-致密氣合采，則不能夠準確描述煤層氣的解吸擴散過程；如果采取雙重 介質模型模擬煤層氣-致密氣合采，則需要將砂巖層設置為雙重介質，增加了計算時的網格數 量，延長了運算時間。

發明內容

針對目前的煤層氣致密氣合采模擬方法的缺點，本發明提出了一種煤層氣-致密氣合采的 數值模擬方法，通過建立三重介質模型，在建立數值模型時不需要將砂巖層設置為基質和裂 縫，而且減少模型在縱向上的網格劃分，大大減少了建模時的網格數量，提高運算效率。

為實現上述目的，本發明的技術方案為：一種煤層氣-致密氣合采的數值模擬方法，包括 以下步驟：

S1、收集原始數據，建立煤系地層三維地質模型，并將建立的所述三維地質模型剖分為 網格；

S2、根據S2建立的模型，建立三重介質數值模型，所述三重介質數值模型中的三重介質 分別為：基質系統、裂縫系統以及孔洞系統或孔隙系統，并將三維地質模型的孔隙度、滲透 率、飽和度屬性參數相應地賦值為三重介質數值模型的孔隙度、滲透率、飽和度屬性；

S3、根據煤層與砂巖層的連通關系設置不同的三重介質的竄流系數與傳導系數；

S4、結合S3的屬性值、S4的計算結果以及生產條件，通過滲流方程計算合層共采的產氣 量和產水量。

本發明通過設置三重介質模型來模擬煤致合采，相對于傳統的雙重介質模擬，無需砂巖 層設置為基質和裂縫，且其劃分的網格數更少，計算效率更高。

本發明有益效果如下：

1、通過設置三重介質模型，減少了模型中砂巖層在縱向上的網格劃分，進而減少了模型 總體網格數量，優化了模型大小；