一种适用于页岩气藏热力开采的流动模拟方法技术

本发明专利技术涉及一种适用于页岩气藏热力开采的流动模拟方法，包括以下步骤：根据页岩气藏矿场开发规模、水力压裂后裂缝分布情况、经过微地震得到的储层改造区大小以及微裂缝分布，建立气藏几何模型；通过离散裂缝模型描述人工裂缝；并基于储层改造区、储层未改造区，建立页岩气藏双重介质压裂水平井渗流场模型；将所述人工裂缝作为恒温热源，建立页岩气藏热力场模型；将渗流场模型与热力场模型进行耦合，并基于Delaunay三角网格对几何模型进行剖分，进而对几何模型进行求解，实现复杂裂缝性页岩气藏热力开发数值模拟。本发明专利技术建立了页岩气藏复合气藏分段压力水平井热力开发模型，为页岩气藏热力开采潜能评价以及今后的矿场开发提供指导。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于页岩气藏热力开采的流动模拟方法
本专利技术涉及非常规油气田开发领域，特别是涉及一种适用于页岩气藏热力开采的流动模拟方法。
技术介绍
随着油气藏开采技术的提高以及油气资源需求量的增加，非常规油气资源正日益受到关注和重视，逐步成为重要战略资源的有力补充。页岩气以其分布范围广、资源量大、稳产周期长等特点，成为当前油气勘探开发的热点。页岩气藏孔隙直径为纳米级，赋存方式多样，孔隙度、渗透率极低，属于典型的致密多孔介质。与常规气藏相比，页岩气藏运移机制复杂，流动模式呈现非线性。分段压裂水平井技术为页岩气藏商业化开发提供了基础。目前分段压裂水平井为其主要开发方式，压裂后的人工裂缝和天然裂缝共同构成了复杂的裂缝网络，该裂缝系统直接关系到气井产能及最终采收率。实际开发过程中，由于页岩气藏基岩渗透率差、吸附气丰度低、脆性矿物含量较小以及压裂规模，地面生产状况限制，开发效果较差，对于这类气藏需要采取其他增产措施，提高气体采收率。热力开采是一种比较成熟的提高采收率技术，适用于非常复杂的地质-物理条件，尤其适用于高粘度原油，对于稠油油田是一种高潜能方法。近年来，热力开采逐步应用于非常规油气资源开采。美孚公司提出电裂缝技术，往人工裂缝注入导电材料，通过电加热人工裂缝，裂缝温度可达400℃，促使油页岩干酪根分解为油气，降低页岩气粘度，达到增产目的。目前电裂缝技术已经应用于页岩油藏的矿场开发试验。页岩气藏骨架表面存在大量吸附气，升高地层温度，从机理层面看可以促进吸附气从骨架表面解吸，达到增产的目的，但是电裂缝等技术还未应用于页岩气藏实际开发，实际的开发效果不得而知，有必要进行产能评价研究，研究加热人工裂缝技术在页岩气藏开发上的潜能，为今后的页岩气藏的热力开发提供指导。
技术实现思路
本专利技术的目的是建立一种考虑页岩气藏非线性渗流机理的热力开发模型，用于研究基于加热人工裂缝的热力开采对页岩气藏吸附和产能的影响，为未来页岩气藏经济有效的热力开发提供指导。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：一种适用于页岩气藏热力开采的流动模拟方法，包括以下步骤：S1、根据页岩气藏矿场开发规模、水力压裂后裂缝分布情况、经过微地震得到的储层改造区大小以及微裂缝分布，建立气藏几何模型；S2、通过离散裂缝模型描述人工裂缝；并基于储层改造区、储层未改造区，建立页岩气藏双重介质压裂水平井渗流场模型；S3、将所述人工裂缝作为恒温热源，建立页岩气藏热力场模型；S4、将所述渗流场模型与所述热力场模型通过压力和温度变量进行耦合，并基于Delaunay三角网格对所述几何模型进行网格剖分，对所述人工裂缝进行局部网格加密，进而对所述几何模型进行求解，实现复杂裂缝性页岩气藏热力开发数值模拟。优选地，所述步骤S2中，在人工裂缝内考虑高速非达西效应，通过二次流动项的Forchheimer方程描述非达西流动过程，基于双重介质模型描述所述改造区，基于单孔介质模型描述所述储层未改造区。优选地，所述步骤S2中，人工裂缝与水平井以及储层改造区中的天然裂缝为压力连续的边界。优选地，所述储层改造区由基岩与天然裂缝构成，所述基岩与天然裂缝之间的热力场采用拟稳态窜流进行计算，储层改造区天然裂缝系统压力与人工裂缝交界处压力相等。优选地，所述拟稳态窜流计算方法为：其中，km表示基岩渗透率，单位为m2；α为窜流系数，单位为m-2，ρg为气体密度，单位为kg/m3，pm表示基岩中气体压力，单位为kg/m3，pf为裂缝压力。优选地，所述基岩内存在吸附气与游离气，基岩内由于存在吸附解析作用，则采用不等温吸附模型计算所述基岩内的气藏温度。优选地，所述不等温吸附模型如下式：其中，VL为Langmuir体积，单位为m3/kg；ρs为页岩岩心密度，单位为kg/m3，Vstd为标准状况下的摩尔体积，单位为m3/mol。本专利技术的有益效果为：(1)本专利技术在热力开发模型建立过程中，考虑了页岩气藏内复杂的运移机制以及非线性渗流机理，确保了模型求解结果符合矿场实际。(2)本专利技术建立了页岩气藏复合气藏分段压力水平井热力开发模型，为页岩气藏热力开采潜能评价以及今后的矿场开发提供指导。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术页岩气藏热力开发模拟方法流程图；图2为本专利技术复杂裂缝性页岩气藏物理模型示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。一种适用于页岩气藏热力开采的流动模拟方法，流程如附图1所示，具体包括：步骤一、根据页岩气藏矿场开发规模，水力压裂后裂缝分布情况，微地震得到的储层改造区大小以及微裂缝分布，建立如图2所示的页岩气藏复合气藏几何模型。步骤二：人工裂缝导流能力较高，气体流速较快，惯性力作用使得气体流动偏离达西流，因此需要考虑高速非达西效应。采用考虑二次流动项的Forchheimer方程描述非达西流动，如式(1)所示。其中，pa为人工裂缝压力，单位为Pa；ka为人工裂缝渗透率，单位为m2，μ为气体粘度，单位为Pa·s，β为Forchheimer系数，ρ为气体密度，单位为kg/m3，va为人工裂缝中气体流速，单位为m/s。考虑真实气体效应，采用Lee公式描述气体粘度，如式(2)所示。其中，μ为气体粘度，Mg为气体的摩尔质量，单位为kg/mol；T为气藏温度，单位为K，K，X和Y为中间变量，无具体物理意义。Mohmoud公式计算对应压力与温度下的压缩因子Z，如式(3)所示。其中Tr和Pr分别为对应温度和对应压力。人工裂缝系统的连续性方程为：其中，φa为裂缝孔隙度，一般取为1；pa为人工裂缝压力，单位为Pa；qa为人工裂缝处源汇项，单位为kg/s；ρa表示人工裂缝中气体密度，单位为kg/m3；μa为人工裂缝中气体粘度，单位为Pa·s；ka为人工裂缝渗透率，单位为m2；Cag表示人工裂缝中气体压缩系数，单位为Pa-1。人工裂缝与水平井以及储层改造区中的天然裂缝采用压力连续的边界条件。步骤三：储层改造区主要由基岩与天然裂缝构成，基岩内存在吸附气与游离气，天然裂缝内主要是游离气。基岩内考虑吸附解吸，Knudsen扩散以及粘性流。热力开发过程中，气藏温度在不断变化本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于页岩气藏热力开采的流动模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1、根据页岩气藏矿场开发规模、水力压裂后裂缝分布情况、经过微地震得到的储层改造区大小以及微裂缝分布，建立气藏几何模型；/nS2、通过离散裂缝模型描述人工裂缝；并基于储层改造区、储层未改造区，建立页岩气藏双重介质压裂水平井渗流场模型；/nS3、将所述人工裂缝作为恒温热源，建立页岩气藏热力场模型；/nS4、将所述渗流场模型与所述热力场模型通过压力和温度变量进行耦合，并基于Delaunay三角网格对所述几何模型进行网格剖分，对所述人工裂缝进行局部网格加密，进而对所述几何模型进行求解，实现复杂裂缝性页岩气藏热力开发数值模拟。/n

【技术特征摘要】
1.一种适用于页岩气藏热力开采的流动模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、根据页岩气藏矿场开发规模、水力压裂后裂缝分布情况、经过微地震得到的储层改造区大小以及微裂缝分布，建立气藏几何模型；
S2、通过离散裂缝模型描述人工裂缝；并基于储层改造区、储层未改造区，建立页岩气藏双重介质压裂水平井渗流场模型；
S3、将所述人工裂缝作为恒温热源，建立页岩气藏热力场模型；
S4、将所述渗流场模型与所述热力场模型通过压力和温度变量进行耦合，并基于Delaunay三角网格对所述几何模型进行网格剖分，对所述人工裂缝进行局部网格加密，进而对所述几何模型进行求解，实现复杂裂缝性页岩气藏热力开发数值模拟。


2.根据权利要求1所述的适用于页岩气藏热力开采的流动模拟方法，其特征在于，所述步骤S2中，在人工裂缝内考虑高速非达西效应，通过二次流动项的Forchheimer方程描述非达西流动过程，基于双重介质模型描述所述改造区，基于单孔介质模型描述所述储层未改造区。


3.根据权利要求1所述的适用于页岩气藏热力开采的流动模拟方法，其特征在于，所述步骤S2中，人工裂缝与水平井以及储层改造区中的天然裂缝为压力连...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱光普，姚军，钟俊杰，张磊，孙海，张凯，杨永飞，严侠，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：山东;37