一種頁巖氣藏特性模擬方法
【專利摘要】本發(fā)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(jīng)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(xiàn)垂直掃描,得到頁巖氣賦存多孔介質樣品微結構三維數(shù)據(jù)；然后將得到的微結構三維數(shù)據(jù)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(guī)頁巖氣賦存介質中的滲流機理，并用數(shù)學表達式表示。本發(fā)明利用同步輻射光與計算機技術，研究非常規(guī)頁巖氣賦存介質中的滲流細觀機理，經(jīng)濟環(huán)保，操作簡單；為頁巖氣的勘探和開發(fā)提供了必需的重要的評價參數(shù)；能夠模擬頁巖氣中游離氣與吸附氣的吸附/解析規(guī)律，為頁巖氣的開采提供技術支持。
【專利說明】一種頁巖氣藏特性模擬方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)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(guī)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采出來的一種非常重要的非常規(guī)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(guī)天然氣相比，頁巖氣開發(fā)具有開米壽命長和生產(chǎn)周期長的優(yōu)點，大部分氣頁巖分布范 圍廣、厚度大且普遍含氣，這使得頁巖氣井能夠長期的以穩(wěn)定的速率產(chǎn)氣。
[0003] 頁巖氣有獨特的存儲特征，在形式上游離氣和吸附氣并存。吸附氣主要吸附在基 質孔隙表面，而游離氣存在于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(qū) 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(chǎn)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 質中有著復雜多樣的滲流機理，以宏觀統(tǒng)計的達西定律來表征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干酪根成油、干酪根成氣和 原油裂解成氣的化學動力學參數(shù)，結合目地層埋藏史和熱史，確定研究層段泥頁巖干酪根 成油、干酪根成氣和原油裂解成氣轉化率；利用目地層泥頁巖殘余氫指數(shù)和殘余有機碳數(shù) 據(jù)，結合干酪根成油、干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(shù)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系數(shù)；計 算目地層段泥頁巖樣品有機孔隙。其不足之處在于，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(guī)律特性。


【發(fā)明內容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于為了解決現(xiàn)有研究檢測頁巖氣中游離氣與吸附氣的滲流機理 困難復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(guī)律特 性的頁巖氣藏特性模擬方法。
[0006] 為了實現(xiàn)上述目地，本發(fā)明采用以下技術方案： 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(jīng)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(xiàn)垂直掃描，得到頁巖氣賦存多孔介質 樣品微結構三維數(shù)據(jù)；然后將得到的微結構三維數(shù)據(jù)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(guī)頁巖氣賦存介質中的滲流機理，并用數(shù)學表達式表 /_J、1o

【權利要求】
1. 一種頁巖氣藏特性模擬方法，其特征在于，所述模擬方法是利用同步輻射光源，經(jīng)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(xiàn)垂直掃描，得到頁巖氣 賦存多孔介質樣品微結構三維數(shù)據(jù)；然后將得到的微結構三維數(shù)據(jù)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(guī)頁巖氣賦存介質中的滲流機理，并用數(shù) 學表達式表不。
2. 根據(jù)權利要求1所述的一種頁巖氣藏特性模擬方法，其特征在于，所述數(shù)學表達式 為,其中，α、β分別是頁巖氣游離態(tài)、吸附態(tài)綜合賦存系數(shù)，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(shù)，T一絕對溫度，K;Ζ-氣體壓縮系 數(shù)：在一定溫度下，隨壓力改變，氣體體積的改變率；η是摩爾數(shù)。
3. 根據(jù)權利要求1所述的一種頁巖氣藏特性模擬方法，其特征在于，同步輻射光源包 括200MeV直線加速器和800MeV電子儲存環(huán)。
4. 根據(jù)權利要求3所述的一種頁巖氣藏特性模擬方法，其特征在于，直線加速器運行 參數(shù)為：脈沖束流為50mA，束流脈沖寬度為0. 1-1μs，束流脈沖重復頻率為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(jù)權利要求3所述的一種頁巖氣藏特性模擬方法，其特征在于，電子儲存環(huán)的參 數(shù)為：循環(huán)束流為l〇〇-3〇〇mA，循環(huán)電子數(shù)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(shù)為45。
6. 根據(jù)權利要求1所述的一種頁巖氣藏特性模擬方法，其特征在于，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(shù)據(jù)，對頁 巖介質三維體數(shù)據(jù)進行噪音處理，然后識別孔隙與固體骨架，采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(wǎng)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(shù)據(jù)使用數(shù)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(jù)多點統(tǒng)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(shù)據(jù)切片對預測的切片進行對比研究， 修正算法的參數(shù)設置，以及對信息獲取及多點統(tǒng)計方法進行修正，完善、優(yōu)化算法； c) 數(shù)值計算：用PCcluster和Internet網(wǎng)格計算作為并行計算工具，基于分子動力 學和晶格玻爾茲曼方法耦合的數(shù)值計算模型進行大規(guī)模數(shù)值模擬的并行計算，計算得到非 常規(guī)頁巖氣賦存介質中的滲流機理。
7. 根據(jù)權利要求6所述的一種頁巖氣藏特性模擬方法，其特征在于，步驟b)中多點統(tǒng) 計時，溫度范圍為30-90°C，壓力為0· 4-10Mpa。
8. 根據(jù)權利要求1所述的一種頁巖氣藏特性模擬方法，其特征在于，電子儲存環(huán)的運 行參數(shù)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(yōu)先權日:2014年7月15日
【發(fā)明者】許友生, 范世煒, 周鑫發(fā), 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