[发明专利]一种基于数值模拟的可燃冰开采实验模型设计方法

说明书

本发明涉及一种基于数值模拟的可燃冰开采实验模型设计方法。所述方法包括：S10、进行模型形状的确定；S20、进行边界效应的确定；S30、进行测点大小及数目的确定；S40、进行模型尺寸的确定。本发明使装置塑造的储层更加贴合实际水合物藏，减小边界效应，从而反映出具有参考价值的水合物开采过程中储层参数的变化规律。

技术领域

本发明涉及天然气水合物开采技术领域，具体涉及一种基于数值模拟的可燃冰开采实验模型设计方法。

背景技术

天然气水合物是由天然气和水分子组成的类冰状的固态结晶体,天然气主要由甲烷组成，故也称为甲烷水合物。因含大量的甲烷气体而具有极强的燃烧力,可以直接燃烧,所以又俗称为“可燃冰”。天然气水合物的能量密度很高,据理论计算1m³的饱和天然气水合物在标准条件下可释放出164m³的甲烷气体,是其它非常规气源岩(诸如煤层气、黑色页岩)能量密度的10倍,为常规天然气能量密度的2～5倍，相当于0.164吨石油的能量。另外，天然气水合物燃烧只产生二氧化碳和水，不会污染环境，是一种难得的绿色洁净能源。最重要的是，天然气水合物的储量非常丰富。根据天然气水合物存在的稳定条件分析,陆地上20.7％和大洋底90％的地区具有形成天然气水合物的有利条件,据此估计全球天然气水合物中的甲烷碳含量达10¹⁶kg或含有20×10¹⁵m³的甲烷气,相当于全世界已知煤炭、石油和天然气等常规化石燃料总碳储量的两倍，将成为本世纪人类最重要的能源。

和现场实验相比，物理模拟具有费用低、耗时短、操作容易等优点，目前水合物开发模拟实验装置主要可以分为一维线性、二维平面和三维立体三个大类，且目前以一维实验设备居多，三维实验设备其次，二维设备最少。一般来讲，一维设备只研究水合物藏在一维线性空间上的合成与分解规律，尺寸相对较小，三维实验设备主要研究水合物藏在空间立体范围内的合成与分解规律，尺寸相对较大。

相对而言，三维模型与实际开采情况更为接近，并且模型不同参数的设计与选取及范围的确定对实验的结果可靠性影响很大。

因此，有必要对可燃冰开采实验模型进行系统的参数设计，以提供能够用于更精确模拟的三维模型，为可燃冰的开采提供有力的数据支持。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明旨在提供一种基于数值模拟的可燃冰开采实验模型设计方法，以便能够提供用于精确模拟的三维模型，为可燃冰的开采提供有力的数据支持。

本发明提出的一种基于数值模拟的可燃冰开采实验模型设计方法，所述方法包括：

S10、进行模型形状的确定；

S20、进行边界效应的确定；

S30、进行测点大小及数目的确定；

S40、进行模型尺寸的确定。

根据本发明的一种实施方式，步骤S10又包括：

进行降压分解，使得开采井位于中间网格，将地层全部射开，分析累产气量、产气速率、压力传播情况，以确定模型的形状。

根据本发明的一种实施方式，步骤S10中，采用方形或圆柱形的模型，优选采用圆柱形的模型。

根据本发明的一种实施方式，步骤S20又包括：

分析边界效应对不同尺寸模型的累产气量的影响，以确定采用边界效应影响的厚度的比例。

根据本发明的一种实施方式，采用边界效应影响的厚度的比例为所述模型厚度的0.4±0.05倍。

根据本发明的一种实施方式，步骤S30又包括，

将模型设计多层分布的温度、电阻率、声波、压力测点，模拟不同大小的测点对平面流线分布情况的影响，以确定测点的大小和数目。