[发明专利]一种水合物预充填防砂筛管出砂规律预测方法

说明书

本发明涉及水合物开采的技术领域，特别是涉及一种水合物预充填防砂筛管出砂规律预测方法，其可以得到水合物储层水平井降压开采情况下井内下入预充填防砂筛管后近井壁区域一定时间内的出砂量，为水合物开采提供可靠数据。包括以下步骤：(1)构建水合物开采出砂防砂数值模型；(2)指定接触模型设置细观参数，并且通过设置抗滚动线性接触模型引入粒间滚动阻抗力矩，并且进行细观参数标定；(3)进行地应力变化等效模拟和流固耦合计算；(4)出砂量计算。

技术领域

本发明涉及水合物开采的技术领域，特别是涉及一种水合物预充填防砂筛管出砂规律预测方法。

背景技术

众所周知，天然气水合物(以下简称水合物)具有资源储量大，能量密度高、环保无污染等特点。单位体积的水合物在标准状态下可释放出160～180m³的天然气，据估算全球水合物储量约为常规化石能源的两倍，因此水合物被认为是后石油时代的重要替代能源。世界各国都把水合物开发作为未来能源战略的重要内容。目前，国际上已先后进行了多次以降压法为主的水合物试采工作，但大部分在开采过程中出现了不同程度的储层出砂问题，水平井钻井技术对水合物储层进行开采，钻井水平段位于含水合物沉积层中，降压开采过程中近井壁区域砂粒可能在地应力挤压和分解流体拖曳作用下运移产出。为了避免过度出砂，井筒内下入预充填防砂筛管进行防砂。地层砂粒在进入主井眼的过程中会首先途经预充填砾石层，期间部分颗粒被砾石层所阻隔，最终部分颗粒会穿越砾石层进入井眼内，实践均表明，出砂是制约天然气水合物长期高效开采的关键问题之一。由于水合物现场试验存在成本高，周期长等问题，因此需要迫切研究出一种水合物预充填防砂筛管出砂规律预测方法来解决上述问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种水合物预充填防砂筛管出砂规律预测方法，其可以得到水合物储层水平井降压开采情况下井内下入预充填防砂筛管后近井壁区域一定时间内的出砂量，为水合物开采提供可靠数据。

本发明的一种水合物预充填防砂筛管出砂规律预测方法，包括以下步骤：

(1)构建水合物开采出砂防砂数值模型；

(2)指定接触模型设置细观参数，并且通过设置抗滚动线性接触模型引入粒间滚动阻抗力矩，并且进行细观参数标定；

(3)进行地应力变化等效模拟和流固耦合计算；

(4)出砂量计算。

本发明的一种水合物预充填防砂筛管出砂规律预测方法，所述步骤(1)包括如下步骤：S1建立研究区域储层模型：首先生成六面墙体，形成类立方体包围盒，然后根据实际储层沉积物级配，设定颗粒级配参数，包围盒内部区域自动生成指定级配的圆球颗粒集合，等效为砂颗粒；

S2通过伺服机制，设置地应力环境，使得储层颗粒达到各向同性固结状态；

S3建立预充填砾石层模型：首先生成包围盒，然后根据实际砾石级配(砾石尺寸在215～360μm间服从均匀分布)，设定砾石级配参数，包围盒内部区域自动生成指定级配的圆球颗粒集合，之后圆球颗粒会被类球体多边形墙体替换，以表征砾石表面的粗糙特征；

S4创建割缝通道墙体：储层模型与预充填砾石层模型均创建完成后，在两者之间创建4面几何墙体将其连接形成割缝通道；

S5创建流域模型。

与现有技术相比本发明的有益效果为：(1)通过伺服机制控制样品(水合物沉积物)的边界应力，再现水合物分解过程中的地应力作用；

(2)基于体积平均的粗网格算法(Coarse Grid Approach)，进行流固耦合计算，精细描述渗流情况下水合物分解产生的流体和储层砂粒的相互作用；

(3)设置预充填砾石层，较为真实地模拟预充填防砂筛管条件下的出砂防砂情况。

附图说明