基于裂縫網絡系統和滲流特征的頁巖氣數值模擬方法
【專利摘要】本發明公布了基于裂縫網絡系統和滲流特征的頁巖氣數值模擬方法，包括步驟a、計算空間離散后模擬過程中裂縫的縫寬、縫高，氣相的壓力；步驟b、利用以下公式，根據步驟a獲得的空間離散后模擬過程裂縫的縫寬、縫高，氣相的壓力計算氣體流動方向的總體積流量。本發明基于離散裂縫建立了頁巖氣離散裂縫網絡滲流數值模型，解決了多數基于連續介質滲流模型數值模擬裂縫發育存在計算結果不準確的問題。
【專利說明】
基于裂縫網絡系統和滲流特征的頁巖氣數值模擬方法
技術領域
[0001] 本發明涉及頁巖氣勘探開發技術領域，具體涉及基于裂縫網絡系統和滲流特征的 頁巖氣數值模擬方法。
【背景技術】
[0002] 頁巖氣的開發已經成為當今世界各國的焦點，然而關于頁巖氣的理論研究還處于 起步階段，目前關于頁巖氣數值模擬方法的應用大多局限于常規油氣藏數值模擬所采用的 連續介質模型，但頁巖氣天然裂縫發育，非均質性強，連續介質模型不能準確表征頁巖氣特 有的滲流特征。數值模擬計算在氣田開發調整方案編制、開發效果預測方面得到廣泛應用。 常用的數值模擬計算方法主要包括隱式計算壓力、顯式計算飽和度方法，隱式交替求解方 法，半隱式和全隱式方法，其中，頂ES和頂PMS方法術語順序求解，均無法得到準確的頁巖 氣壓力的模擬結果。
[0003] 基于此，研究開發基于裂縫網絡系統和滲流特征的頁巖氣數值模擬方法。

【發明內容】

[0004] 本發明所要解決的技術問題是現有數值模擬方法的預測精度低，本發明目的在于 提供基于裂縫網絡系統和滲流特征的頁巖氣數值模擬方法，解決了現有數值模擬方法的預 測精度低的問題。
[0005] 本發明的通過下述技術方案實現：
[0006] 基于裂縫網絡系統和滲流特征的頁巖氣數值模擬方法，所述方法包括以下步驟：
[0007] 步驟a、計算空間離散后模擬過程中裂縫的縫寬、縫高，氣相的壓力；
[0008] 步驟b、利用以下公式，根據步驟a獲得的空間離散后模擬過程裂縫的縫寬、縫高， 氣相的壓力計算氣體流動方向的總體積流量；
[0009]
dB
[0010] 其中，h為裂縫的縫高，m，w為裂縫的縫寬，m，ug氣體黏度，mPa · S，i為壓力梯度 mPa/m，Qv為體積流量，m3/S。
[0011] 進一步地，為了更好的實現本發明，所述頁巖氣數值模擬方法還包括，還包括利用 以下公式i+笪而巖氣塵爾密度；
[0012]
[0013] 其中，R通用氣體常數，8.314X10-6MPa · m3 · mol-1 · k-Sz為頁巖氣壓縮銀子，無 因次;V為頁巖氣體積，m3;P為頁巖氣的摩爾密度，mol/m3，P為頁巖氣所處的壓力，mPa。
[0014]進一步地，為了更好的實現本發明，所述頁巖氣摩爾密度為一定溫度和壓力下，單 位體積頁巖氣的摩爾數。
[0015] 根據公式PV = ZnRT，其中T為頁巖氣絕對溫度，K;R為通用常數，8.314X10-6MPa · m3 · mor1 · k'Z為頁巖氣壓縮因子，無因次;V為頁巖氣體積，m3;P為頁巖氣所處的壓力， MPa; η為頁巖氣摩爾數，mol。
[0016] 由氣體壓縮性可知，氣體密度與溫度、壓力有關，可知在一定溫度和壓力條件下 頁巖氣質量密度計算公式為
[0017]
[0018] 其中，M為頁巖氣相對分子質量，kg/mol/。
[0019] 由于頁巖氣成分復雜，相對分子質量難以確定，通過引入摩爾密度避免計算頁巖 氣相對分子量引起誤差。
[0020] 進一步地，為了更好的實現本發明，所述單位時間裂縫微元體流入流出總體積量 與單位時間裂縫微元體摩爾數變化量相等。
[0021] 利用質量守恒定律和微分法，以任意2條裂縫的交點P為研究對象，頁巖氣單位時 間裂縫流入流出的總體積量=單位時間裂縫摩爾數的變化量。
[0022] 本發明與現有技術相比，具有如下的優點和有益效果：
[0023] (1)本發明基于離散裂縫建立了頁巖氣離散裂縫網絡滲流數值模型，解決了多數 基于連續介質滲流模型數值模擬裂縫發育存在計算結果不準確的問題。
[0024] (2)本文首次基于離散裂縫網絡模型，建立頁巖氣離散裂縫滲流數學模型，填補了 現有數值模擬方法研究中沒有同時考慮頁巖氣多尺度流和裂縫流的空白。
[0025] (3)本發明所述的數值模擬方法的計算結果更準確更接近實際情況，為今后裂縫 性油氣藏數值模擬技術的發展奠定基礎。
【附圖說明】
[0026] 此處所說明的附圖用來提供對本發明實施例的進一步理解，構成本申請的一部 分，并不構成對本發明實施例的限定。在附圖中：
[0027]圖1為本實施例中P點示意圖。
【具體實施方式】
[0028] 為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，下面結合實施例和附圖，對本 發明作進一步的詳細說明，本發明的示意性實施方式及其說明僅用于解釋本發明，并不作 為對本發明的限定。
[0029] 實施例：
[0030] 基于裂縫網絡系統和滲流特征的頁巖氣數值模擬方法，所述方法包括以下步驟：
[0031] 步驟a、計算空間離散后模擬過程中各時刻的氣相壓力、水相壓力；
[0032] 步驟b、利用以下公式，根據步驟a獲得的空間離散后模擬過程各時刻的氣相壓力、 水相壓力計算氣體流動方向的總體積流量：
[0033]
[0034] 其中，h為裂縫的縫高，m，w為裂縫的縫寬，m，ug氣體黏度，mPa · s，^為壓力梯度 cl ? mPa/m，Qv為體積流量，m3/S。
[0035]老虔蝕:Ι?縮_子，頁巖氣的質量密度計算方法為：
[0036]
[0037] 其中，R通用氣體常數，8.314X10-6MPa · m3 · mol-1 · k-SZ為頁巖氣壓縮銀子，無 因次;V為頁巖氣體積，m3;P為頁巖氣的摩爾密度，mol/m3，P為頁巖氣所處的壓力，mPa，M為頁 巖氣相對分子質量M=m/n，kg/mol。
[0038] 鑒于頁巖氣成分復雜，相對分子量難以確定，采用引入摩爾密度可避免頁巖氣相 對分子量引起的不必要誤差。在一定溫度和壓力下，單位體積頁巖氣的摩爾數，可表示為 聲，P為頁巖氣的摩爾密度，mol/m3。
[0039] 利用質量守恒定律和微分法，以任意2條裂縫的交點P為研究對象，建立裂縫滲流 數學模型，單位時間裂縫微元流入流出體積總量與單位時間裂縫微元體內摩爾數變化量相 等。
[0040] 如圖1所示，單位時間內沿著X軸流入P點體積流量為-(Qv)p-e，流出P點的體積流 量為(Qv) p-w;沿著y軸流入P點的體積流量為-(Qv)p-n，沿著P點的體積流量為(Qv)p-s;由 于裂縫滲透力強，單位時間內裂縫交點P體積變化量為0，即
[0041 ] p[ (Qv)p-w-(Qv)p-e+(Qv)p-s-(Qv)p-n(Qv)p-n] =0
[0042]以上所述的【具體實施方式】，對本發明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步 詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發明的【具體實施方式】而已，并不用于限定本發明 的保護范圍，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含 在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1. 基于裂縫網絡系統和滲流特征的頁巖氣數值模擬方法，其特征在于，所述方法包括 W下步驟： 步驟a、計算空間離散后模擬過程中裂縫的縫寬、縫高，氣相的壓力； 步驟b、利用W下公式，根據步驟a獲得的空間離散后模擬過程裂縫的縫寬、縫高，氣相 的壓力計算氣體流動方向的總體積流量；d。 其中，h為裂縫的縫高，m，w為裂縫的縫寬，m，ug氣體黏度，mPa · s，^為壓力梯度mPa/m， it Qv為體積流量，m3/S。2. 根據權利要求1所述的基于裂縫網絡系統和滲流特征的頁巖氣數值模擬方法，其特 征在于:還包括利用W下公式計算頁巖氣摩爾密度；其中，R通用氣體常數，8.314X10-6MPa·m3.moΓl·k-l，Z為頁巖氣壓縮銀子，無因次;V 為頁巖氣體積，m3;P為頁巖氣的摩爾密度，mol/m3，P為頁巖氣所處的壓力，mPa。3. 根據權利要求2所述的基于裂縫網絡系統和滲流特征的頁巖氣數值模擬方法，其特 征在于:所述頁巖氣摩爾密度為一定溫度和壓力下，單位體積頁巖氣的摩爾數。4. 根據權利要求3所述的基于裂縫網絡系統和滲流特征的頁巖氣數值模擬方法，其特 征在于:所述單位時間裂縫微元體流入流出總體積量與單位時間裂縫微元體摩爾數變化 量相等。
【文檔編號】G06F17/50GK105843992SQ201610151740
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年3月17日
【發明人】羅迪, 楊波, 張鑫
【申請人】成都創源油氣技術開發有限公司