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申请/专利权人：中国科学院地质与地球物理研究所

摘要：本发明属于天然气水合物开发领域，具体涉及了一种天然气水合物储层高渗通道演化的升尺度计算方法及系统，解决无法实现储层高渗通道演化的问题。本发明包括：基于天然气水合物储层的地质特征，建立天然气水合物储层数值计算模型；构建天然气水合物分解和高渗通道形成的控制方程；基于控制方程在天然气水合物储层数值计算模型上模拟天然气水合物分解及高渗透的过程；根据天然气水合物储层注入流体过程中不同水合物饱和度对应的渗透场，模拟高渗通道内的流动过程；依据高渗通道的渗透率参数，模拟天然气水合物储层注入流体过程中的高渗通道演化过程。本发明能够将天然气水合物储层中小尺度渗透通道演化规律参数化，递进到高渗通道动态演化模拟。

主权项：1.一种天然气水合物储层高渗通道演化的升尺度计算方法，其特征在于，所述方法包括：基于天然气水合物储层的地质特征，建立天然气水合物储层数值计算模型；构建天然气水合物分解和高渗通道形成的控制方程；基于所述控制方程在所述天然气水合物储层数值计算模型上模拟天然气水合物分解及高渗通道的形成过程，得到天然气水合物储层注入流体过程中不同水合物饱和度对应的渗透场；构建天然气水合物分解和高渗通道形成的控制方程包括：基于有限体积法计算流体注入条件下，气、液两相的渗透过程，得到流体压力场及流体压力场控制方程；所述流体压力场控制方程包括气相的相对渗透率方程、液相的相对渗透率方程、气相的流动速度方程和液相的流动速度方程；所述液相的相对渗透率方程为：；所述气相的相对渗透率方程为：；其中，krG为气相相对渗透率，krA为液相相对渗透率，SA为液相饱和度，SG为气相饱和度，SirA为液相残余饱和度，SirG为气相残余饱和度，nA为液相衰减指数，nG为气相衰减指数；所述气相的流动速度方程为：；其中，FGκ为气相的流速，k0为天然气水合物储层固有渗透率；PG为气相的压力；krG为气相相对渗透率，μG为气相粘度，Sh为水合物饱和度，N为系数，ρG为气相的密度，g为重力加速度；所述液相的流动速度方程为：；其中，FAκ为液相的流速，k0为天然气水合物储层固有渗透率；PA为液相的压力；krA为液相相对渗透率，μA为气相粘度，Sh为水合物饱和度，N为系数，ρA为液相的密度，g为重力加速度；构建天然气水合物分解和高渗通道形成的控制方程还包括：基于有限体积法计算热对流和热传导过程，得到温度场及温度场控制方程；所述温度场控制方程为：；其中，qheat是热流量，T是温度，cα是α相的比热容，ρα是α相的密度，vα是α相的流动速度，λ是热导率，α是一种相；构建天然气水合物分解和高渗通道形成的控制方程还包括基于天然气水合物分解的过程得到相平衡方程的过程；天然气水合物分解的过程为：；其中，NH为水化数，M表示甲烷气体，H2O表示水；NHH2O表示含有水化数的水；天然气水合物的分解受到温度和压力的控制，天然气水合物在由温度和压力形成的坐标系中存在相平衡曲线从而形成相平衡方程，所述相平衡方程为：；其中，pe,h是天然气水合物的平衡压力，Te,h是平衡温度，e1,e2是系数；构建天然气水合物分解和高渗通道形成的控制方程还包括基于边界元法计算温度和压力影响下的天然气水合物储层和裂隙变形，获得应力场和裂隙网络形态方程；所述应力场和裂隙网络形态方程为：；；其中，θ1为裂隙的潜在扩展方向，KIC为断裂韧度，KI和KII分别为I型和II型应力强度因子，为求解得到的裂隙准确拓展方向；基于所述控制方程在所述天然气水合物储层数值计算模型上模拟天然气水合物分解及高渗通道的形成过程还包括更新渗透率增量的过程；具体为：基于更新的裂隙更新渗透率增量，具体为：；其中，K为更新的裂隙的渗透率增量，ω是更新的裂隙的宽度；基于天然气水合物储层水合物饱和度和固有的渗透率更新天然气水合物储层当前渗透率，具体为：；其中，k为天然气水合物储层当前渗透率，k0为天然气水合物储层固有渗透率，Sh为水合物饱和度，N为渗透率衰减系数；根据所述天然气水合物储层注入流体过程中不同水合物饱和度对应的渗透场，模拟高渗通道内的流动过程，获得表征高渗通道的渗透率参数；依据所述表征高渗通道的渗透率参数，升尺度模拟所述天然气水合物储层注入流体过程中的高渗通道演化过程，即输出渗透形态和渗透率随时间变化的计算结果。

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百度查询： 中国科学院地质与地球物理研究所 天然气水合物储层高渗通道演化的升尺度计算方法及系统