[发明专利]一种考虑非稳态吸附的非均质裂缝页岩气藏数值模拟方法

权利要求书

1.一种考虑非稳态吸附的非均质裂缝页岩气藏数值模拟方法，模型假设如下：(1)考虑基质孔隙表面吸附气的传输，基质孔隙中存在单相自由气；(2)人工裂缝中存在气水两相流体，不考虑天然裂缝的影响；(3)气相为单组份，基质中气相微可压缩，裂缝中气水均微可压缩，基质和裂缝不可压缩，粘度恒定；(4)吸附气和自由气不能瞬时达到平衡；(5)气藏在生产过程中温度保持不变；(6)不考虑构造对气藏的影响，基质均质、等厚、各向同性；其特征在于：包括如下步骤：

第一步骤：根据吸附气、自由气质量守恒方程，分别获得吸附气浓度和自由气浓度控制方程；根据裂缝中气相和水相质量守恒方程，获得裂缝中气浓度和水饱和度控制方程；

其中：根据吸附气质量守恒方程，获得吸附气浓度控制方程的具体实现步骤如下：气体的吸附过程和解吸过程是同时进行的，自由气分子吸附在孔隙表面的同时，一部分吸附在孔隙表面的吸附气分子在脱离孔隙表面；单位时间内吸附在单位固体体积上的吸附量通过兰格缪尔吸附模型表示

β_ad＝k_a(1-θ)ρ_m (1)

其中

单位时间内在单位固体体积上解吸量用Henry模型来表示

β_de＝k_dq_m (3)

单位时间内的净解吸附速率为：

β_net＝k_a(1-θ)ρ_m-k_dq_m (4)

β_net表示单位时间内的净解吸附速率，得到吸附气质量守恒方程：

其中

J_ad＝-D_s·▽q_m (6)

将式(4)和式(6)带入式(5)中，得到吸附气浓度控制方程

其中：根据自由气质量守恒方程，获得自由气浓度控制方程的具体实现步骤如下：

β_net表示单位时间内的净解吸附速率，得到自由气质量守恒方程：

页岩气藏中，自由气和吸附气接触，吸附气在吸附气浓度差下沿着孔隙壁面传输，因此自由气在与吸附气接触的边界处的传输速度不为0，根据毛细管层流物理模型得到考虑吸附气影响的自由气质量通量J_m，如下式，括号中第二项为吸附气的影响

将式(9)和式(10)带入式(8)得到自由气浓度控制方程

第二步骤：通过有限元方法，建立吸附气浓度、自由气浓度、裂缝气浓度和裂缝水饱和度有限元数值方程；

第三步骤：对上述有限元数值方程求解后得到任意位置任意时刻的吸附气浓度、自由气浓度、裂缝气浓度和裂缝水饱和度。