[發明專利]一種基于啟動壓力梯度的水合物開采數值模型的建立方法

在審

• 申請號: 202210505553.7
• 申請日: 2022-05-10
• 公開（公告）號: CN115292870A
• 公開（公告）日: 2022-11-04
• 發明（設計）人: 張帥;陸程;毛文靜;馬超;邊航;龐守吉;邢東輝;齊榮榮;肖睿
• 申請（專利權）人: 中國地質調查局油氣資源調查中心;廣州海洋地質調查局
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F17/11;E21B41/00;E21B43/01;G06F111/10;G06F113/08
• 代理公司: 北京和信華成知識產權代理事務所(普通合伙) 11390
• 代理人: 焦海峰

本發明提供了一種基于啟動壓力梯度的水合物開采數值模型的建立方法，包括：通過南海水合物儲層樣品的啟動壓力梯度實驗獲取南海水合物儲層啟動壓力梯度與儲層參數的定量關系，結合南海水合物在低滲儲層中的滲流過程，基于啟動壓力梯度完善水合物開采模擬控制模塊中的質量守恒方程，根據啟動壓力梯度實驗結果建立啟動壓力梯度模塊；啟動壓力梯度模塊耦合啟動壓力梯度測試結果，進而完善水合物開采模擬控制模塊內的質量守恒方程，以南海SH2站位水合物儲層的地層物性數據和水合物藏地質模型參數搭建所述水合物開采數值模型，模擬水合物開采過程。本發明解決了針對南海泥質粉砂水合物藏研究中沒有考慮南海低滲水合物儲層存在啟動壓力特點的問題。

所屬領域

本發明屬于天然氣水合物的開發領域，具體涉及一種基于啟動壓力梯度的水合物開采數值模型的建立方法。

背景技術

天然氣水合物(俗稱可燃冰)是一種由氣體和水在一定溫壓條件下形成的籠型結晶化合物，廣泛存在于海底淺層沉積物及極地永久凍土層中。

我國南海神狐海域發現的水合物藏均屬于典型的泥質粉砂型儲層，廣州海洋地質調查局在南海神狐海域水合物物探SH2、SH3和SH7 三個站位發現，水合物飽和度均超過20％，最高達47.3％，但地層巖芯分析表明，大粒徑砂含量小于10％，而泥質粉砂含量高達80-90％，水合物產出層黏土含量大。

在對高黏土含量細粒沉積物滲流實驗結果表明，在高黏土含量細粒沉積物中，孔隙水流動明顯偏離Navier-Stokes方程描述的流動規律，不符合達西定律，流動速率與壓力梯度呈非線性關系，且存在啟動壓力梯度，只有壓力梯度大于最小啟動壓力梯度時，孔隙水才開始流動。因此，南海泥質粉砂水合物儲層開發過程中儲層啟動壓力梯度隨地層滲流條件及流體性質的變化規律都值得探究與明確，并應用到礦場實際工作中。在低滲透油氣藏開采過程中，啟動壓力梯度對產能影響較大，受啟動壓力梯度影響，低滲透油藏內滲流速度變化存在明顯的延緩效應，滲流速度呈階梯狀變化，顯著影響油藏內壓力傳導范圍，油井后期產水率上升較快。如果井距過大或注采壓差過小，受啟動壓力梯度影響，無法形成有效的注采聯通關系。

目前隨著中國南海水合物開發穩步推進，已有大量針對南海水合物藏的數值模擬研究工作。目前的研究中大多采用 TOUGH+HYDRATE水合物模擬器，該模擬器通過求解物質和能量守恒方程，模擬各種復雜地層條件下天然氣水合物藏的氣體不等溫釋放、相特征、流體流動和熱量變化，可準確描述水合物分解的所有機理，包括降壓、加熱、化學抑制劑等計算。但是，當前的研究都沒有考慮南海低滲水合物儲層存在啟動壓力的特點。

發明內容

本發明提供的一種基于啟動壓力梯度的水合物開采數值模型的建立方法，解決了南海泥質粉砂水合物藏研究中沒有考慮南海低滲水合物儲層存在啟動壓力特點的問題。

一種基于啟動壓力梯度的水合物開采數值模型的建立方法，包括：

步驟100、通過南海水合物儲層樣品的啟動壓力梯度實驗獲取南海水合物儲層啟動壓力梯度與儲層參數的定量關系，基于所述南海水合物儲層啟動壓力梯度與儲層參數的定量關系，采用擬啟動壓力梯度表征非達西滲流段，使用達西定律描述非達西滲流段的滲流過程；

步驟200、結合南海水合物在低滲儲層中的滲流過程，基于啟動壓力梯度完善水合物開采模擬控制模塊中的質量守恒方程，根據南海水合物儲層樣品的啟動壓力梯度實驗結果建立啟動壓力梯度模塊以控制啟動壓力梯度的大小，所述水合物開采模擬控制模塊內的啟動壓力梯度由所述啟動壓力梯度模塊控制大小；

步驟300、啟動壓力梯度模塊耦合南海水合物儲層樣品的啟動壓力梯度測試結果，進而完善水合物開采模擬控制模塊內的質量守恒方程，以南海SH2站位水合物儲層的地層物性數據和水合物藏地質模型參數搭建所述水合物開采數值模型，模擬水合物開采過程。

在一個優選實施例中，步驟100中所述南海水合物儲層啟動壓力梯度與儲層參數的定量關系方程為：