[发明专利]一种定量预测二氧化碳强化气藏开采和封存的方法

说明书

本发明提供一种定量预测二氧化碳强化气藏开采和封存的方法，通过将GCMC和PR‑EOS结合的方式，实现多次连续注采过程的模拟还原，包括初次降压过程和多次CO₂吞‑吐过程。本发明采用GCMC算法实现不同温度压力下气体分子在岩石孔隙内的吸附模拟，得到储层温度下甲烷/二氧化碳在岩石孔隙中的吸附等温线图谱，以该图谱作为注采过程中岩石孔隙内气体密度变化的参照；通过PR‑EOS计算注CO₂后体系压强，实现连续注采。本发明中的模型能够定量地评估CO₂的增产效果，通过对比不同注入路径下的甲烷采收率和二氧化碳封存率以获得最优的开采路径，对CO₂强化气藏开采的工程设计具有指导意义。

技术领域

本发明属于二氧化碳的利用和封存技术领域，尤其涉及一种定量预测二氧化碳强化气藏开采和封存的方法。

背景技术

目前，对于CO₂强化气藏开采的效果和机理研究尚处于初步阶段，不同CO₂注入路径和注入量对气藏开采和CO₂封存的影响不明确，实验和现场试验的难度大、成本高、耗时长。因此，有必要通过模拟CO₂强化气藏开采过程，预测不同注入路径下的气藏采收率和CO₂封存率。

部分学者采用分子动力学方法(MD)研究了岩石孔隙中CO₂置换CH₄的行为。由于这种方法在模拟尺度上的局限性，已有的模型仅可预测单次降压过程或者单次注入CO₂过程。而由于气藏岩石的低孔隙度、低渗透率特性，需要通过多次连续的CO₂吞吐过程来实现更充分的开采，以获得更高的CH₄采收率和CO₂封存率。因此，需要一种更加准确的方法和模型，来计算不同注入路径下的CH₄采收率和CO₂封存率以获得最优的开采路径。

发明内容

本发明的目的在于提供一种定量预测二氧化碳强化气藏开采和封存的方法，本发明中的方法能够模拟由多个CO₂吞-吐阶段构成的开采过程，并且可以定量预测各个阶段的CH₄采收率和CO₂封存率，基于此可以在考虑经济性的前提下优化整个开采路径。

本发明提供一种定量预测二氧化碳强化气藏开采和封存的方法，包括以下步骤：

A)基于目标气藏的岩心特性，采用分子动力学方法构建岩石孔隙的结构模型，并进行结构优化；

B)采用巨正则蒙特卡洛方法模拟CO₂和CH₄气体在所述步骤A)得到的岩石孔隙结构模型中的吸附过程，计算得到不同压强下CH₄单组分、CH₄/CO₂混合气、CO₂单组分在岩石孔隙中的吸附等温线；

C)根据储层初始压强和降压幅度，从吸附等温线得到降压前后孔隙中CH₄密度；

然后根据Peng-Robinson状态方程计算得到注入CO₂后体系压强，从吸附等温线得到孔隙中残余CH₄密度和封存CO₂密度；

将体系降压，由吸附等温线得到孔隙中残余CH₄密度和封存CO₂密度；

根据孔隙内CH₄和CO₂密度变化，按照式I和式II，计算CH₄采收率和CO₂封存率；