一种高含硫气藏硫沉积孔隙网络模型研究方法技术

本发明专利技术涉及一种高含硫气藏硫沉积孔隙网络模型研究方法，属于高含硫气藏开发技术领域；它解决现今缺乏高含硫气藏硫沉积数值模拟方法的问题；其技术方案是：基于孔喉结构参数和硫的基本性质，作为孔隙网络模型的输入条件，采用随机函数随机分配管束半径以实现非均质随机网络模型，利用逾渗理论通过连通概率来控制网络模型的连通性、配位数和孔隙结构大小来研究硫的渗流和沉积规律，采用水电相似原理建立并求解压力矩阵方程，获取孔隙网络模型的压力场分布，最终建立孔隙网络模型，研究高含硫气藏硫的渗流和沉积规律。本发明专利技术创新利用孔隙网络模型模拟高含硫气藏硫沉积，模拟效果好，可推广性强。可推广性强。可推广性强。

【技术实现步骤摘要】
一种高含硫气藏硫沉积孔隙网络模型研究方法


[0001]本专利技术涉及一种高含硫气藏硫沉积孔隙网络模型研究方法，属于高含硫气藏开发


技术介绍

[0002]四川盆地已探明高含硫天然气储量超过9000
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108m3，占全国同类天然气储量的比例超过90。作为中国高含硫天然气开发的主战场，四川盆地已有近47年的高含硫气藏开发历史，积累了丰富的开发成果和技术经验，同时“走出去”支持海外天然气合作开发，代表了中国高含硫气藏开发的最高水平，并引领我国高含硫气藏开发的技术发展方向。
[0003]目前，在含硫天然气的开发中，元素硫的析出沉积对生产的主要影响是堵塞油管及管线由于管线的堵塞导致天然气的生产减缓甚至停滞；降低地层渗透性由于元素硫在孔隙喉道中的沉积，堵塞了天然气的渗流通道，降低了地层渗透率，形成硫堵，影响到气井产能；井筒堵塞硫的沉积主要发生在距井筒周围2m的范围内，当含硫饱和度超过大约20％时，硫堵就会迅速发生，并且硫的沉积量与距井筒中心距离的平方成反比.与压降成正比.这使得元素硫越靠近井。
[0004]经过广泛的调研，专利号为CN201910463758.1的《一种高含硫气藏岩心硫沉积孔隙尺寸分布变化的测量方法》提供一种高含硫气藏岩心硫沉积孔隙尺寸分布变化的测量方法；；专利号为CN202010062795.4的《一种高含硫气体元素硫沉积模拟装置》提供了一种在不同的温度、压力环境下实施硫沉积实验的装置；彭盼在2019年基于单质硫的分形生长理论，结合传热，传质学理论与能量，质量守恒定律，建立了单质硫的扩散，沉积与生长模型，能较好地描述硫沉积于井壁的物理现象；邓勇等人在2007年通过元素硫沉积影响因素的分析和评价，运用人工神经网络理论建立高含硫气藏硫沉积神经网络预测模型，预测高含硫气藏硫沉积情况。
[0005]总体来说，目前针对高含硫气藏硫沉积的研究较多，但都停留在理论研究和物理实验模拟的阶段，未见利用孔隙网络模型对高含硫气藏硫沉积进行数值模拟的报道。

技术实现思路

[0006]本专利技术目的是：为了解决现今缺乏高含硫气藏硫沉积数值模拟方法的问题，本专利技术建立高含硫气藏硫沉积孔隙网络模型，研究硫的渗流和沉积规律，模拟效果好，可推广性强。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供了一种高含硫气藏硫沉积孔隙网络模型研究方法，该方法包括下列步骤：
[0008]S100、准备孔隙网络模型的输入参数，包括孔喉结构参数、硫的粘度、硫的摩尔质量；
[0009]S200、采用随机函数随机分配管束半径建立非均质随机孔隙网络模型；
[0010]S300、利用逾渗理论通过连通概率控制随机孔隙网络模型的连通性、配位数和孔
隙结构大小；
[0011]S400、采用水电相似原理建立并求解压力矩阵方程，获取孔隙网络模型的压力分布，继而获得流场分布，通过描述两相界面推进前缘，明确气-液硫两相渗流路径图像；
[0012]S500、建立孔隙网络模型，研究高含硫气藏硫的渗流和沉积规律。
[0013]上述一种高含硫气藏硫沉积孔隙网络模型研究方法中，所述采用随机函数随机分配管束半径实现非均质随机网络模型是指采用随机函数来配置喉道半径，随机函数中两组半径分布函数分别为对数均匀分布和均匀分布，对数均匀分布的变异系数为0.05、0.30、0.55、0.80和1.05，均匀分布的变异系数分别为0.05、0.30和0.55，对数均匀分布的计算公式为均匀分布的计算公式为
[0014]喉道半径的生成公式为
[0015][0016]其中e为欧拉数，为常数；rand()％为随机函数；r
ma
为最大喉道半径，单位为μm；r
min
为最小喉道半径，单位为μm；r
H1
为对数均匀分布计算的喉道半径，单位为μm；r
H2
为对数均匀分布计算的喉道半径，单位为μm。
[0017]上述一种高含硫气藏硫沉积孔隙网络模型研究方法中，所述随机孔隙网络模型包括体心立方体(简称为BCC)、面心立方体(简称为FCC)和简单立方体(简称为SC)三种类型，模型体心节点对应的最大配位数Z
max
分别为6、8、12；通过设定连通概率P和随机选择喉道来建立模型，其中连通概率P等于实际连通配位数Z/Z
max
，并配置等于零的半径，临界值Z
c
与晶格类型无关，即Z
c
≈1.5，P和Z用做描述作连通性，关系为Z
p
＝Z
max
·
P，其中，Z
max
为模型最大配位数，无量纲；Z
p
为模型连通配位数，无量纲；P为连通概率，为百分数。
[0018]上述一种高含硫气藏硫沉积孔隙网络模型研究方法中，将电路网络和流体多孔介质渗流视为管束组成的网络结构，流体压降方程简化为类似于欧姆定律的形式，公式为q
ij
＝g
ij
Δp
ij
，其中，q
ij
为流量，单位为cm3/s；Δp
ij
为管束两端的压差，单位为MPa；g
ij
为导流系数，单位为cm3/(s
·
MPa)；导流系数公式为
[0019][0020][0021]其中，M为摩尔质量，单位为kg/kmol；r
ij
为喉道平均半径，单位为cm；μ为气体粘度，单位为mPa
·
s；R为气体常数，单位为8.314J/mol/K；T为绝对温度，单位为K；Ρ
avg
为气体平均密度，单位为kg/m3；l
ij
为喉道长度，单位为cm；α为切向动量调节系数，值为0.8；F为中间函数；在此基础上建立压力矩阵方程并求解。
[0022]上述一种高含硫气藏硫沉积孔隙网络模型研究方法中，所述研究高含硫气藏硫的渗流和沉积规律是指研究连通性以及配位数对气-液硫两相渗流的影响、硫沉积对气相相对渗透率的影响、孔喉分布对硫沉积特征的影响。
[0023]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：(1)创新利用孔隙网络模型对高含硫气藏硫沉积进行数值模拟，模拟效果好；(2)可推广性强。
附图说明
[0024]在附图中：
[0025]图1是本方法技术路线图。
[0026]图2是逾渗模型示意图。
[0027]图3是体心立方体的随机网络模型图。
[0028]图4是面心立方体的随机网络模型图。
[0029]图5是简单立方体的随机网络模型图。
[0030]图6是高含硫气藏渗流路径示意图。
[0031]图7是喉道全联通硫沉积图。
[0032]图8是配位数为6的孔隙网络拓扑图。
[0033]图9是配位数为6的硫沉积图。
[0034]图10是不同配位数硫沉积的气相相对渗透率图。
[0035]图11是孔隙本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高含硫气藏硫沉积孔隙网络模型研究方法，其特征在于，该方法包括下列步骤：S100、准备孔隙网络模型的输入参数，包括孔喉结构参数、硫的粘度、硫的摩尔质量；S200、采用随机函数随机分配管束半径建立非均质随机孔隙网络模型，采用随机函数来配置喉道半径，随机函数中两组半径分布函数分别为对数均匀分布和均匀分布，对数均匀分布的变异系数为0.05、0.30、0.55、0.80和1.05，均匀分布的变异系数分别为0.05、0.30和0.55，对数均匀分布的计算公式为均匀分布的计算公式为喉道半径的生成公式为其中e为欧拉数，为常数；rand()％为随机函数；r
ma
为最大喉道半径，单位为μm；r
min
为最小喉道半径，单位为μm；r
H1
为对数均匀分布计算的喉道半径，单位为μm；r
H2
为对数均匀分布计算的喉道半径，单位为μm；S300、利用逾渗理论通过连通概率控制随机孔隙网络模型的连通性、配位数和孔隙结构，通过设定连通概率P和随机选择喉道来建立随机孔隙网络模型，其中连通概率P等于实际连通配位数Z/Z
max
，并配置等于零的半径，临界值Z
c
与晶格类型无关，即Z
c
≈1.5，P和Z用做描述作连通性，关系为Z
p
＝Z
max
·
P，其中，Z
max
为模型最大配位数，无量纲；Z
p
为模型连通配位数，无量纲；P为连通概率，为百分数；S400、采用水电相似原理建立并求解压力矩阵方程，获取孔隙网络模型的压力分布，继而获得流场分布，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王立佳，鲁丁，姜舒怀，蔡文刚，马海生，雷鸣，
申请(专利权)人：王立佳，
类型：发明
国别省市：