一種頁巖氣藏特性模擬方法
2023-07-07 21:27:21 1
一種頁巖氣藏特性模擬方法
【專利摘要】本發明涉及一種頁巖氣藏特性模擬方法，所述模擬方法是利用同步輻射光源，經鏡箱反射鏡聚焦成水平方向的掃描線,通過反射鏡的旋轉振動實現垂直掃描,得到頁巖氣賦存多孔介質樣品微結構三維數據；然後將得到的微結構三維數據進行三維重構，利用分子動力學和晶格玻爾茲曼方法耦合計算得到非常規頁巖氣賦存介質中的滲流機理，並用數學表達式表示。本發明利用同步輻射光與計算機技術，研究非常規頁巖氣賦存介質中的滲流細觀機理，經濟環保，操作簡單；為頁巖氣的勘探和開發提供了必需的重要的評價參數；能夠模擬頁巖氣中游離氣與吸附氣的吸附/解析規律，為頁巖氣的開採提供技術支持。
【專利說明】一種頁巖氣藏特性模擬方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種頁巖氣藏特性模擬方法，尤其涉及一種模擬研究頁巖中吸附氣、 游離氣在頁巖氣賦介質中滲流規律特性的頁巖氣藏特性模擬方法。
【背景技術】
[0002] 頁巖氣是從頁巖層中開採出來的一種非常重要的非常規天然氣資源，頁巖氣的形 成和富集有著自身獨特的特點，往往分布在盆地內厚度較大、分布廣的頁巖烴源地層中。較 常規天然氣相比，頁巖氣開發具有開米壽命長和生產周期長的優點，大部分氣頁巖分布範 圍廣、厚度大且普遍含氣，這使得頁巖氣井能夠長期的以穩定的速率產氣。
[0003] 頁巖氣有獨特的存儲特徵，在形式上游離氣和吸附氣並存。吸附氣主要吸附在基 質孔隙表面，而游離氣存在於基質孔隙和次生裂縫中。頁巖氣基質由有機質和無機質組成， 裂縫也分為基質微裂縫和人工裂縫兩種，顯然，不同的孔隙或裂縫之間存在很大的尺度區 另IJ。目前公認頁巖氣儲層一共包括四種不同的孔隙介質，分別是無機質、有機質、天然裂縫 和水力誘導裂縫。頁巖有機質和無機質中的孔隙為納米級尺度的微孔隙，有機質中的孔隙 產生在頁巖氣生成階段，孔隙尺寸為5?lOOOnm，是游離氣主要的存儲空間。同時，不管是 有機質還是無機質，都存在有孔隙的基質和無孔隙的基質。上述決定了頁巖氣等在多孔介 質中有著複雜多樣的滲流機理，以宏觀統計的達西定律來表徵這類滲流運動是有缺陷的。
[0004] 中國專利公布號CN103454198A，公布日2013年12月18日，名稱為一種泥頁巖有 機孔隙度檢測方法，該申請案公開了一種泥頁巖有機孔隙度檢測方法，以代表性泥頁巖樣 品和原油樣品的熱模擬實驗為基礎，利用化學動力學方法計算乾酪根成油、乾酪根成氣和 原油裂解成氣的化學動力學參數，結合目地層埋藏史和熱史，確定研究層段泥頁巖乾酪根 成油、乾酪根成氣和原油裂解成氣轉化率；利用目地層泥頁巖殘餘氫指數和殘餘有機碳數 據，結合乾酪根成油、乾酪根成氣和原油裂解成氣轉化率，恢復目地層泥頁巖原始氫指數和 原始有機碳；利用目地層泥頁巖樣品的Ar離子拋光薄片分析泥頁巖有機孔隙壓縮係數；計 算目地層段泥頁巖樣品有機孔隙。其不足之處在於，該方法可以計算得到泥頁巖樣品的有 機孔隙，但是無法得到頁巖中吸附氣、游離氣在頁巖氣賦介質中滲流規律特性。
【發明內容】
[0005] 本發明的目的在於為了解決現有研究檢測頁巖氣中游離氣與吸附氣的滲流機理 困難複雜的缺陷而提供一種模擬研究頁巖中吸附氣、游離氣在頁巖氣賦介質中滲流規律特 性的頁巖氣藏特性模擬方法。
[0006] 為了實現上述目地，本發明採用以下技術方案： 一種頁巖氣藏特性模擬方法，所述模擬方法是利用同步輻射光源，經鏡箱反射鏡聚焦 成水平方向的掃描線，通過反射鏡的旋轉振動實現垂直掃描，得到頁巖氣賦存多孔介質 樣品微結構三維數據；然後將得到的微結構三維數據進行三維重構，利用分子動力學和晶 格玻爾茲曼方法耦合計算得到非常規頁巖氣賦存介質中的滲流機理，並用數學表達式表 /_J、1o
【權利要求】
1. 一種頁巖氣藏特性模擬方法，其特徵在於，所述模擬方法是利用同步輻射光源，經鏡 箱反射鏡聚焦成水平方向的掃描線，通過反射鏡的旋轉振動實現垂直掃描，得到頁巖氣 賦存多孔介質樣品微結構三維數據；然後將得到的微結構三維數據進行三維重構，利用分 子動力學和晶格玻爾茲曼方法耦合計算得到非常規頁巖氣賦存介質中的滲流機理，並用數 學表達式表不。
2. 根據權利要求1所述的一種頁巖氣藏特性模擬方法，其特徵在於，所述數學表達式 為,其中，α、β分別是頁巖氣游離態、吸附態綜合賦存係數，Vm_ pΙΛ-?ψ 單分子層體積；P-壓力；b-與溫度和吸附熱有關的常數，T一絕對溫度，K;Ζ-氣體壓縮系 數：在一定溫度下，隨壓力改變，氣體體積的改變率；η是摩爾數。
3. 根據權利要求1所述的一種頁巖氣藏特性模擬方法，其特徵在於，同步輻射光源包 括200MeV直線加速器和800MeV電子儲存環。
4. 根據權利要求3所述的一種頁巖氣藏特性模擬方法，其特徵在於，直線加速器運行 參數為：脈衝束流為50mA，束流脈衝寬度為0. 1-1μs，束流脈衝重複頻率為50Hz，能散度為 0. 8%，微波頻率為2856. 04MHz，加速腔溫度為41. 8-42. 2°C，真空度為2*l(T7-5*l〇-7pa。
5. 根據權利要求3所述的一種頁巖氣藏特性模擬方法，其特徵在於，電子儲存環的參 數為：循環束流為l〇〇-3〇〇mA，循環電子數目為I. 38*10n-4. 14*10n，總輻射功率1. 63-4. 89 千瓦，電子軌道周長為66. 1308m，彎轉磁鐵曲率半徑為2. 2221m，彎轉磁鐵磁場強度為 12000GS，高頻頻率204. 035兆周，諧波數為45。
6. 根據權利要求1所述的一種頁巖氣藏特性模擬方法，其特徵在於，所述模擬方法包 括以下步驟： a) 選擇頁巖介質，使用同步輻射對頁巖介質進行掃描，獲得頁巖介質三維體數據，對頁 巖介質三維體數據進行噪音處理，然後識別孔隙與固體骨架，採用孔隙追蹤方法獲取孔隙 通道，利用遞歸方法獲得孔隙間的連通情況，建立孔隙的連通網絡；使用等值面抽取方法進 行孔道的可視化顯示；利用得到的孔壁數據使用數學方法重建孔壁曲面，進而重建頁巖氣 賦存介質的三維結構； b) 頁巖氣賦存介質三維虛擬重建：根據多點統計方法確定輸入及訓練圖象，進行頁巖 介質三維虛擬重建；利用同步輻射光獲得的真實體數據切片對預測的切片進行對比研究， 修正算法的參數設置，以及對信息獲取及多點統計方法進行修正，完善、優化算法； c) 數值計算：用PCcluster和Internet網格計算作為並行計算工具，基於分子動力 學和晶格玻爾茲曼方法耦合的數值計算模型進行大規模數值模擬的並行計算，計算得到非 常規頁巖氣賦存介質中的滲流機理。
7. 根據權利要求6所述的一種頁巖氣藏特性模擬方法，其特徵在於，步驟b)中多點統 計時，溫度範圍為30-90°C，壓力為0· 4-10Mpa。
8. 根據權利要求1所述的一種頁巖氣藏特性模擬方法，其特徵在於，電子儲存環的運 行參數為：儲存電子能量為200-800MeV，儲存束流為250-300mA，束流壽命> 8hrs，真空度 為 2*l(T7-5*l(T7pa。
【文檔編號】G06T17/00GK104239602SQ201410335445
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年7月15日 優先權日:2014年7月15日
【發明者】許友生, 範世煒, 周鑫發, 朱劍平 申請人:浙江科技學院, 浙江省能源與核技術應用研究院