一种基于数值模拟的可燃冰开采实验模型设计方法技术

本发明专利技术涉及一种基于数值模拟的可燃冰开采实验模型设计方法。所述方法包括：S10、进行模型形状的确定；S20、进行边界效应的确定；S30、进行测点大小及数目的确定；S40、进行模型尺寸的确定。本发明专利技术使装置塑造的储层更加贴合实际水合物藏，减小边界效应，从而反映出具有参考价值的水合物开采过程中储层参数的变化规律。规律。规律。

【技术实现步骤摘要】
一种基于数值模拟的可燃冰开采实验模型设计方法


[0001]本专利技术涉及天然气水合物开采
，具体涉及一种基于数值模拟的可燃冰开采实验模型设计方法。

技术介绍

[0002]天然气水合物是由天然气和水分子组成的类冰状的固态结晶体,天然气主要由甲烷组成，故也称为甲烷水合物。因含大量的甲烷气体而具有极强的燃烧力,可以直接燃烧,所以又俗称为“可燃冰”。天然气水合物的能量密度很高,据理论计算1m3的饱和天然气水合物在标准条件下可释放出164m3的甲烷气体,是其它非常规气源岩(诸如煤层气、黑色页岩)能量密度的10倍,为常规天然气能量密度的2～5倍，相当于0.164吨石油的能量。另外，天然气水合物燃烧只产生二氧化碳和水，不会污染环境，是一种难得的绿色洁净能源。最重要的是，天然气水合物的储量非常丰富。根据天然气水合物存在的稳定条件分析,陆地上20.7％和大洋底90％的地区具有形成天然气水合物的有利条件,据此估计全球天然气水合物中的甲烷碳含量达10
16
kg或含有20
×
10
15
m3的甲烷气,相当于全世界已知煤炭、石油和天然气等常规化石燃料总碳储量的两倍，将成为本世纪人类最重要的能源。
[0003]和现场实验相比，物理模拟具有费用低、耗时短、操作容易等优点，目前水合物开发模拟实验装置主要可以分为一维线性、二维平面和三维立体三个大类，且目前以一维实验设备居多，三维实验设备其次，二维设备最少。一般来讲，一维设备只研究水合物藏在一维线性空间上的合成与分解规律，尺寸相对较小，三维实验设备主要研究水合物藏在空间立体范围内的合成与分解规律，尺寸相对较大。
[0004]相对而言，三维模型与实际开采情况更为接近，并且模型不同参数的设计与选取及范围的确定对实验的结果可靠性影响很大。
[0005]因此，有必要对可燃冰开采实验模型进行系统的参数设计，以提供能够用于更精确模拟的三维模型，为可燃冰的开采提供有力的数据支持。

技术实现思路

[0006]针对上述现有技术的不足，本专利技术旨在提供一种基于数值模拟的可燃冰开采实验模型设计方法，以便能够提供用于精确模拟的三维模型，为可燃冰的开采提供有力的数据支持。
[0007]本专利技术提出的一种基于数值模拟的可燃冰开采实验模型设计方法，所述方法包括：
[0008]S10、进行模型形状的确定；
[0009]S20、进行边界效应的确定；
[0010]S30、进行测点大小及数目的确定；
[0011]S40、进行模型尺寸的确定。
[0012]根据本专利技术的一种实施方式，步骤S10又包括：
[0013]进行降压分解，使得开采井位于中间网格，将地层全部射开，分析累产气量、产气速率、压力传播情况，以确定模型的形状。
[0014]根据本专利技术的一种实施方式，步骤S10中，采用方形或圆柱形的模型，优选采用圆柱形的模型。
[0015]根据本专利技术的一种实施方式，步骤S20又包括：
[0016]分析边界效应对不同尺寸模型的累产气量的影响，以确定采用边界效应影响的厚度的比例。
[0017]根据本专利技术的一种实施方式，采用边界效应影响的厚度的比例为所述模型厚度的0.4
±
0.05倍。
[0018]根据本专利技术的一种实施方式，步骤S30又包括，
[0019]将模型设计多层分布的温度、电阻率、声波、压力测点，模拟不同大小的测点对平面流线分布情况的影响，以确定测点的大小和数目。
[0020]根据本专利技术的一种实施方式，采用0.8
‑
1.2cm2大小的测点；模型设计大于等于3层均匀分布的测点，每层的测点数目为225个。
[0021]根据本专利技术的一种实施方式，步骤S40又包括：
[0022]根据测点数目以及测点间距，将测点分布对流线的影响降低到最低，并且考虑对模型制作工艺的限制，确定模型的平面尺寸；
[0023]让平面达到最大程度的纵向窜流，以使模型能够完整模拟三维流动特性，来确定水合物藏厚度及上下围岩厚度。
[0024]根据本专利技术的一种实施方式，所述水合物藏厚度取为480
‑
520mm。
[0025]根据本专利技术的一种实施方式，所述上下围岩厚度分别为所述水合物藏厚度的40％
‑
42％。
[0026]本专利技术能够用于设计水合物开采模拟装置的尺寸、测点等参数，以更加贴合实际水合物藏，从而反映出具有参考价值的水合物开采过程中储层参数的变化规律。
附图说明
[0027]图1为本专利技术一实施例模型的横向截面示意图；
[0028]图2为本专利技术一实施例模型的纵向截面示意图；
[0029]图3为本专利技术一实施例模型设计的流程示意图。
具体实施方式
[0030]以下将结合附图对本专利技术的较佳实施例进行详细说明，以便更清楚理解本专利技术的目的、特点和优点。应理解的是，附图所示的实施例并不是对本专利技术范围的限制，而只是为了说明本专利技术技术方案的实质精神。
[0031]本次研究采用数值模拟的方法，对三维实验模型的形状、尺寸以及测点的分布进行研究，提出一套天然气水合物三维实验模型的参数设计方案。
[0032]为实现上述目的，本专利技术采用下列技术方案：基于数值模拟的可燃冰开采实验模型设计，如图3所示，包括以下步骤：
[0033]S10、进行模型形状的确定；
[0034]S20、进行边界效应的确定；
[0035]S30、进行测点大小及数目的确定；
[0036]S40、进行模型尺寸的确定。
[0037]在具体的步骤S10中，可进行降压分解，使得开采井位于中间网格，将地层全部射开，分析累产气量、产气速率、压力传播情况，以确定模型的形状。根据模拟实践，优选采用方形或圆柱形的模型，更优选采用圆柱形的模型。
[0038]在具体的步骤S20中，可分析边界效应对不同尺寸模型的累产气量的影响，以确定采用边界效应影响的厚度的比例。根据模拟实践，采用边界效应影响的厚度的比例为所述模型厚度的0.4
±
0.05倍，如此使得边界效应影响程度较低，在可接受范围内。
[0039]根据本专利技术的一种实施方式，步骤S30又包括，
[0040]将模型设计多层分布的温度、电阻率、声波、压力等测点，模拟不同大小的测点对平面流线分布情况的影响，以确定测点的大小和数目。根据模拟实践，采用0.8
‑
1.2cm2大小的测点，这样能够与实际测点大小范围相符，又避免占用太多模拟空间。
[0041]根据本专利技术的一种实施方式，模型设计3层均匀分布的测点，每层的测点数目为225个。
[0042]当然，测点层数也可以在3层以上，这样可以更加完整的覆盖整个模拟区域，也便于测量获得参数的空间差异。每层的测点数目也可根据需测量的特定参数种类个数和测量装置能够覆盖的范围来确定。比如根据本专利技术的另一种实施方式，测点层数大于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于数值模拟的可燃冰开采实验模型设计方法，其特征在于，所述方法包括：S10、进行模型形状的确定；S20、进行边界效应的确定；S30、进行测点大小及数目的确定；S40、进行模型尺寸的确定。2.根据权利要求1所述的基于数值模拟的可燃冰开采实验模型设计方法，其特征在于，步骤S10又包括：进行降压分解，使得开采井位于中间网格，将地层全部射开，分析累产气量、产气速率、压力传播情况，以确定模型的形状。3.根据权利要求1或2所述的基于数值模拟的可燃冰开采实验模型设计方法，其特征在于，步骤S10中，采用方形或圆柱形的模型，优选采用圆柱形的模型。4.根据权利要求1或2所述的基于数值模拟的可燃冰开采实验模型设计方法，其特征在于，步骤S20又包括：分析边界效应对不同尺寸模型的累产气量的影响，以确定采用边界效应影响的厚度的比例。5.根据权利要求4所述的基于数值模拟的可燃冰开采实验模型设计方法，其特征在于，采用边界效应影响的厚度的比例为所述模型厚度的0.4
±
0.05倍。6.根据权利要求1或2或5所述的基于数值模拟的可燃冰开采实验模型设计方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：李清平，周守为，周建良，庞维新，吕鑫，姚海元，黄婷，
申请(专利权)人：中海油研究总院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：