[发明专利]一种基于相似理论的水合物藏产能预测方法

说明书

本发明提供了一种基于相似理论的水合物藏产能预测方法，包括以下步骤：选取恰当的水合物藏开采模拟数学模型；根据数学模型，利用公式分析法和量纲分析法推导相似准则；考虑水合物藏物理参数的实际物理意义，进行相似缩比的分析；以水合物开采的模拟实验参数为基础，根据各个物理参数的相似缩比，确定实际水合物藏的模化参数，预测水合物藏的产能。本发明理论性强，为水合物藏的产能预测提供了一种可行的方法。

技术领域

本发明涉及一种基于相似理论的水合物藏产能预测方法。

背景技术

天然气水合物(简称水合物)是一种由天然气和水在低温高压条件下形成的像冰一样的固体物质，是非化学计量的笼形化合物。天然气水合物能量密度高，理论上1m³的水合物在标准条件下可以分解164m³的天然气。单位体积水合物燃烧释放的热量是煤的10倍，传统天然气的3倍左右。此外，天然气水合物储量丰富，分布广泛。迄今已至少在116个地区发现天然气水合物，据估计，全球天然气水合物的储量约为21×10¹⁵m³，为石油、天然气等常规能源总碳储量的2倍，仅在海洋区域，水合物的分布面积就占到地球海洋总面积的四分之一左右，约四千万平方公里。所以天然气水合物被认为是21世纪最重要的可替代能源。

考虑到天然气水合物巨大的资源潜力，美国、日本、加拿大、中国、韩国、印度等制定了详细的勘探开发研究计划。日本，中国先后在周边海域进行了水合物藏的试采，后由于出砂等原因导致试采时间不长。

目前，由于水合物藏的特殊性和复杂性，还未能有实际投入商业开发的水合物藏，对于水合物藏开采的研究更多是基于室内物理模拟实验和理论分析。

随着世界范围内水合物藏的试采实验逐渐增多，对水合物藏的产气能力进行预测意义非凡，合理的产能预测将为水合物藏的试采和开发提供十分重要的指导意见。但迄今为止，还没有一种简单可靠的水合物藏产能预测方法。

发明内容

为了解决现有技术中存在的技术问题，本发明提出了一种基于相似理论的水合物藏产能预测方法。本方法首次将相似理论分析引入到天然气水合物藏开采领域，根据天然气水合物藏开采模拟的数学模型，用公式分析法和量纲分析法推导出相似准则，通过相似参数的模化设计，将实验结果放大，从而对水合物藏产能进行预测。

本发明采用的技术方案如下：

一种基于相似理论的水合物藏产能预测方法，具体包括以下步骤：

(1)选取恰当的水合物藏开采模拟数学模型；

(2)根据数学模型，利用公式分析法和量纲分析法推导相似准则；

(3)根据步骤2中得到的相似准则，确定数学模型与实际水合物藏模型参数之间的相似缩比；

(4)以水合物开采的模拟实验参数为基础，根据各个物理参数的相似缩比，确定实际水合物藏的模化参数，从而预测水合物藏的产能。

进一步的，所述步骤(1)中，所选取的数学模型必须能准确反应水合物藏开发的动态过程；该动态过程包括但不限于天然气水合物藏各组分的质量守恒、体系的能量守恒、天然气水合物相平衡、分解动力学、多孔介质中的多相流传质传热过程。

进一步的，步骤(1)中所选择的模型是HydrateResSim模型。

进一步的，所述步骤(2)中，先应用公式分析法，从数学模型和定解条件的微分方程出发，通过将数学方程无因次化得到相似准则；然后应用量纲分析法来检验相似准则是否重复和遗漏。

具体的，对数学模型中所涉及的物理量进行无因次化，将所得无因次物理量代入数学模型进而得到无因次方程，由无因次方程得到相似准则。