煤层气数值模拟技术进展 200703 for 本科讲座.ppt
《煤层气数值模拟技术进展 200703 for 本科讲座.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《煤层气数值模拟技术进展 200703 for 本科讲座.ppt(37页珍藏版)》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、 煤层气数值模拟技术煤层气数值模拟技术新进展新进展张遂安张遂安 教授教授1/8/20231中国石油大学(北京)煤层气研究中心中国石油大学(北京)煤层气研究中心中国石油大学(北京)煤层气研究中心中国石油大学(北京)煤层气研究中心为何要搞数模为何要搞数模为何要搞数模为何要搞数模 为客观地描述煤层气储层特征、准确地预为客观地描述煤层气储层特征、准确地预为客观地描述煤层气储层特征、准确地预为客观地描述煤层气储层特征、准确地预测煤层气井产量、科学地制定最佳的煤层气开测煤层气井产量、科学地制定最佳的煤层气开测煤层气井产量、科学地制定最佳的煤层气开测煤层气井产量、科学地制定最佳的煤层气开发方案、及时有效地发
2、现和诊断煤层气井生产发方案、及时有效地发现和诊断煤层气井生产发方案、及时有效地发现和诊断煤层气井生产发方案、及时有效地发现和诊断煤层气井生产过程中出现的问题,煤层气产业界参照油气藏过程中出现的问题,煤层气产业界参照油气藏过程中出现的问题,煤层气产业界参照油气藏过程中出现的问题,煤层气产业界参照油气藏数值模拟技术,建立了煤层气数值模拟技术。数值模拟技术,建立了煤层气数值模拟技术。数值模拟技术,建立了煤层气数值模拟技术。数值模拟技术,建立了煤层气数值模拟技术。1/8/20232中国石油大学(北京)煤层气研究中心中国石油大学(北京)煤层气研究中心中国石油大学(北京)煤层气研究中心中国石油大学(北京)
3、煤层气研究中心何谓数模何谓数模何谓数模何谓数模 煤层气数值模拟技术,是一项利用现代数煤层气数值模拟技术,是一项利用现代数煤层气数值模拟技术,是一项利用现代数煤层气数值模拟技术,是一项利用现代数值方法,采用系列偏微分方程组来描述煤层气值方法,采用系列偏微分方程组来描述煤层气值方法,采用系列偏微分方程组来描述煤层气值方法,采用系列偏微分方程组来描述煤层气及孔隙水在煤储层中的渗流过程,再通过离散及孔隙水在煤储层中的渗流过程,再通过离散及孔隙水在煤储层中的渗流过程,再通过离散及孔隙水在煤储层中的渗流过程,再通过离散化方法把连续函数转变成离散函数,进一步求化方法把连续函数转变成离散函数,进一步求化方法把
4、连续函数转变成离散函数,进一步求化方法把连续函数转变成离散函数,进一步求解偏微分方程组,从而模拟煤层气的产出过程解偏微分方程组,从而模拟煤层气的产出过程解偏微分方程组,从而模拟煤层气的产出过程解偏微分方程组,从而模拟煤层气的产出过程及产出数量。及产出数量。及产出数量。及产出数量。1/8/20233中国石油大学(北京)煤层气研究中心中国石油大学(北京)煤层气研究中心中国石油大学(北京)煤层气研究中心中国石油大学(北京)煤层气研究中心一种有效工具的用途概述一种有效工具的用途概述 储层模拟提供了一种说明煤层气解吸、扩储层模拟提供了一种说明煤层气解吸、扩散和渗流复杂机理的统一可靠的方法。储层散和渗流复
5、杂机理的统一可靠的方法。储层模拟器也提供了将现场数据和实验室数据综模拟器也提供了将现场数据和实验室数据综合成一种简单的地质模型和储层模型的手段,合成一种简单的地质模型和储层模型的手段,以便评价勘探草案和长期开发策略。以便评价勘探草案和长期开发策略。数摸的用途数摸的用途数摸的用途数摸的用途优优 点点1)1)可以重复进行,能进行所谓的可以重复进行,能进行所谓的“多次开发多次开发”2)2)可以模拟各种非均质情况及复杂流体流动可以模拟各种非均质情况及复杂流体流动3)3)可以在短时间内进行反复试验,成本较低可以在短时间内进行反复试验,成本较低缺缺 点点1)1)模拟精度依赖于对储层描述的精度和生产动态模拟
6、精度依赖于对储层描述的精度和生产动态2)2)模型本身有一定的假设条件,有一定的误差模型本身有一定的假设条件,有一定的误差数模的优缺点数模的优缺点数模的优缺点数模的优缺点1/8/20235中国石油大学(北京)煤层气研究中心中国石油大学(北京)煤层气研究中心中国石油大学(北京)煤层气研究中心中国石油大学(北京)煤层气研究中心数模的实现过程数模的实现过程数模的实现过程数模的实现过程建立地质模型建立地质模型建立数值模型建立数值模型建立计算机模型(软件)建立计算机模型(软件)建立数学模型建立数学模型模拟计算模拟计算1/8/20236中国石油大学(北京)煤层气研究中心中国石油大学(北京)煤层气研究中心中国
7、石油大学(北京)煤层气研究中心中国石油大学(北京)煤层气研究中心 一维、二维、三维一维、二维、三维 单相、两相、单相、两相、三相三相 单组分、两组分、单组分、两组分、N组分组分 双重介质双重介质、三重介质、三重介质 直井、直井、水平井、水平井、ECBM按空间维数按空间维数按流体相数按流体相数按流体组分按流体组分按岩石类型按岩石类型地质模型地质模型地质模型地质模型按模型功能按模型功能1/8/20237中国石油大学(北京)煤层气研究中心中国石油大学(北京)煤层气研究中心中国石油大学(北京)煤层气研究中心中国石油大学(北京)煤层气研究中心用于储层模拟的典型网格几何形状用于储层模拟的典型网格几何形状
8、Tank 罐1D 一维网格 1D Radial 一维径向网格 2D Cross-Sectional 二维横截面网格 2D Areal 二维平面网格 2D Radial Cross-Sectional 二维径向横截面网格 3D 三维网格 网格几何形状网格几何形状 1 1维,维,2 2维维 或或 3 3维维利用笛卡尔利用笛卡尔(x-y-z)坐标坐标网格坐标系网格坐标系 网格坐标系网格坐标系 笛卡尔坐标、极坐标、不规则坐标、笛卡尔坐标、极坐标、不规则坐标、voronoivoronoi坐标等坐标等径向网格坐标系径向网格坐标系(r-z)r-z)坐标坐标利用利用r-r-q-q-z z 坐标坐标网格坐标系平
9、面投影网格坐标系平面投影 网格坐标系网格坐标系 笛卡尔坐标、极坐标、不规则坐标、笛卡尔坐标、极坐标、不规则坐标、voronoivoronoi坐标等坐标等储层孔渗模型储层孔渗模型储层孔渗模型储层孔渗模型8.8.2 2 地质模型与数学模型地质模型与数学模型地质模型与数学模型地质模型与数学模型1/8/202311中国石油大学(北京)煤层气研究中心中国石油大学(北京)煤层气研究中心中国石油大学(北京)煤层气研究中心中国石油大学(北京)煤层气研究中心8.8.2 2 地质模型与数学模型地质模型与数学模型地质模型与数学模型地质模型与数学模型储层孔渗模型储层孔渗模型储层孔渗模型储层孔渗模型1/8/202312
10、中国石油大学(北京)煤层气研究中心中国石油大学(北京)煤层气研究中心中国石油大学(北京)煤层气研究中心中国石油大学(北京)煤层气研究中心8.8.2 2 地质模型与数学模型地质模型与数学模型地质模型与数学模型地质模型与数学模型煤层气产出模型煤层气产出模型煤层气产出模型煤层气产出模型1/8/202313中国石油大学(北京)煤层气研究中心中国石油大学(北京)煤层气研究中心中国石油大学(北京)煤层气研究中心中国石油大学(北京)煤层气研究中心建立一套描述储层中流体渗流建立一套描述储层中流体渗流的偏微分方程组及其定解条件的偏微分方程组及其定解条件 (初始条件、边界条件初始条件、边界条件)。守恒关系式守恒关
11、系式运动方程运动方程状态方程状态方程辅助方程辅助方程物质平衡关系物质平衡关系能量平衡关系能量平衡关系解吸解吸Langmuir方程方程扩散扩散Fick定律定律渗流渗流Darcy定律定律流体状态方程流体状态方程岩石状态方程岩石状态方程流动辅助方程流动辅助方程参数辅助方程参数辅助方程化学辅助方程化学辅助方程物理辅助方程物理辅助方程质量守恒方程质量守恒方程(组组)能量守恒方程能量守恒方程偏微分方程偏微分方程(组组)数学模型数学模型数学模型数学模型1/8/202314中国石油大学(北京)煤层气研究中心中国石油大学(北京)煤层气研究中心中国石油大学(北京)煤层气研究中心中国石油大学(北京)煤层气研究中心数
12、学模型数学模型数学模型数学模型解吸模型解吸模型Langmuir方程方程式中:式中:C(pC(p)吸附量,吸附量,ftft3 3/t/t;V VL L 兰兰氏体氏体积积,ftft3 3/t/t;P P 地地层压层压力(力(psipsi););P PL L 兰兰氏氏压压力(力(psipsi)。1/8/202315中国石油大学(北京)煤层气研究中心中国石油大学(北京)煤层气研究中心中国石油大学(北京)煤层气研究中心中国石油大学(北京)煤层气研究中心式中:式中:q qm m 为为煤基煤基质质中甲中甲烷扩烷扩散量,散量,m3/daym3/day;D D 为扩为扩散系数,散系数,m2/daym2/day;
13、为为形状因子,形状因子,m-2m-2;g g 为为甲甲烷烷的密度,的密度,t/m3t/m3;VmVm 为为煤基煤基质块质块的体的体积积,m3;m3;C(tC(t)为为煤基煤基质质中甲中甲烷烷的平均的平均浓浓度,度,m3/t;m3/t;C(C(P P)为为基基质质-割理割理边边界上的平衡甲界上的平衡甲烷浓烷浓度,度,m m3 3/t/t。q q数学模型数学模型数学模型数学模型扩散扩散模型模型Fick定律定律1/8/202316中国石油大学(北京)煤层气研究中心中国石油大学(北京)煤层气研究中心中国石油大学(北京)煤层气研究中心中国石油大学(北京)煤层气研究中心式中:式中:V Vl l为为l l相
14、的渗流速度,相的渗流速度,m/sm/s;l l 为为l l相的粘滞系数,相的粘滞系数,MpaMpas s;P Pl l为为l l相的相的压压差,差,MPaMPa;L L 为为渗流途径的渗流途径的长长度,度,m m;K Kl l为为l l相的有效渗透率,相的有效渗透率,10-3m2;K K 为为多孔介多孔介质质的的绝对绝对渗透率,渗透率,10-3m2;K Kr rl l为为l l相的相相的相对对渗透率,渗透率,10-3m2。Kl=K Krl数学模型数学模型数学模型数学模型渗流渗流模型模型Darcy定律定律1/8/202317中国石油大学(北京)煤层气研究中心中国石油大学(北京)煤层气研究中心中国
15、石油大学(北京)煤层气研究中心中国石油大学(北京)煤层气研究中心Tau()=1/(D*)式中:式中:吸附时间(天)吸附时间(天)基质单元形状因子基质单元形状因子 D D 扩散系数扩散系数吸附时间(吸附时间()的确定)的确定“63的甲烷分子从微孔单元中央的甲烷分子从微孔单元中央运动到割理中所需的时间运动到割理中所需的时间”煤层气模拟煤层气模拟所需数据所需数据 储层描述数据 割理绝对渗透率割理渗透率方向 垂直渗透率 孔隙度 初始气含量 等温吸附曲线 解吸压力 吸附时间 扩散系数 割理间距 孔隙体积压缩性 基质收缩压缩性 储层几何形状 构造高程(倾向)深度 净厚度 层理(层)灰分含量 井的排气面积
16、初始储层压力初始水饱和度 气水相对渗透率 气水毛细压力 含水层岩石性质流体PVT数据 气体地层体积系数 气体粘度 气体比重 气体组成 水地层体积系数 水粘度 水储罐密度 气体在水中的溶解度再现数据 最小时间步长 最大时间步长 时间步长增量 水产量与时间 气产量(注入量)与时间 井底(井口)压力与时间 井产能指数 表皮因子 随时间步长变化最大饱和度 随时间步长变化最大压力 有限差分求解公差 最大容许的水产量 最大容许的气产量 最小容许的井底压力 井筒半径 压裂裂隙长度1/8/202319中国石油大学(北京)煤层气研究中心中国石油大学(北京)煤层气研究中心中国石油大学(北京)煤层气研究中心中国石油
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 煤层气数值模拟技术进展 200703 for 本科讲座 煤层气 数值 模拟 技术 进展 本科 讲座
限制150内