[發明專利]一種定量預測二氧化碳強化氣藏開采和封存的方法

有效

• 申請號: 202111276874.6
• 申請日: 2021-10-29
• 公開（公告）號: CN113821937B
• 公開（公告）日: 2022-12-20
• 發明（設計）人: 周娟
• 申請（專利權）人: 中國華能集團清潔能源技術研究院有限公司;華能集團技術創新中心有限公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 付麗

本發明提供一種定量預測二氧化碳強化氣藏開采和封存的方法，通過將GCMC和PR?EOS結合的方式，實現多次連續注采過程的模擬還原，包括初次降壓過程和多次CO₂吞?吐過程。本發明采用GCMC算法實現不同溫度壓力下氣體分子在巖石孔隙內的吸附模擬，得到儲層溫度下甲烷/二氧化碳在巖石孔隙中的吸附等溫線圖譜，以該圖譜作為注采過程中巖石孔隙內氣體密度變化的參照；通過PR?EOS計算注CO₂后體系壓強，實現連續注采。本發明中的模型能夠定量地評估CO₂的增產效果，通過對比不同注入路徑下的甲烷采收率和二氧化碳封存率以獲得最優的開采路徑，對CO₂強化氣藏開采的工程設計具有指導意義。

技術領域

本發明屬于二氧化碳的利用和封存技術領域，尤其涉及一種定量預測二氧化碳強化氣藏開采和封存的方法。

背景技術

目前，對于CO₂強化氣藏開采的效果和機理研究尚處于初步階段，不同CO₂注入路徑和注入量對氣藏開采和CO₂封存的影響不明確，實驗和現場試驗的難度大、成本高、耗時長。因此，有必要通過模擬CO₂強化氣藏開采過程，預測不同注入路徑下的氣藏采收率和CO₂封存率。

部分學者采用分子動力學方法(MD)研究了巖石孔隙中CO₂置換CH₄的行為。由于這種方法在模擬尺度上的局限性，已有的模型僅可預測單次降壓過程或者單次注入CO₂過程。而由于氣藏巖石的低孔隙度、低滲透率特性，需要通過多次連續的CO₂吞吐過程來實現更充分的開采，以獲得更高的CH₄采收率和CO₂封存率。因此，需要一種更加準確的方法和模型，來計算不同注入路徑下的CH₄采收率和CO₂封存率以獲得最優的開采路徑。

發明內容

本發明的目的在于提供一種定量預測二氧化碳強化氣藏開采和封存的方法，本發明中的方法能夠模擬由多個CO₂吞-吐階段構成的開采過程，并且可以定量預測各個階段的CH₄采收率和CO₂封存率，基于此可以在考慮經濟性的前提下優化整個開采路徑。

本發明提供一種定量預測二氧化碳強化氣藏開采和封存的方法，包括以下步驟：

A)基于目標氣藏的巖心特性，采用分子動力學方法構建巖石孔隙的結構模型，并進行結構優化；

B)采用巨正則蒙特卡洛方法模擬CO₂和CH₄氣體在所述步驟A)得到的巖石孔隙結構模型中的吸附過程，計算得到不同壓強下CH₄單組分、CH₄/CO₂混合氣、CO₂單組分在巖石孔隙中的吸附等溫線；

C)根據儲層初始壓強和降壓幅度，從吸附等溫線得到降壓前后孔隙中CH₄密度；

然后根據Peng-Robinson狀態方程計算得到注入CO₂后體系壓強，從吸附等溫線得到孔隙中殘余CH₄密度和封存CO₂密度；

將體系降壓，由吸附等溫線得到孔隙中殘余CH₄密度和封存CO₂密度；

根據孔隙內CH₄和CO₂密度變化，按照式I和式II，計算CH₄采收率和CO₂封存率；