[发明专利]一种基于启动压力梯度的水合物开采数值模型的建立方法

说明书

本发明提供了一种基于启动压力梯度的水合物开采数值模型的建立方法，包括：通过南海水合物储层样品的启动压力梯度实验获取南海水合物储层启动压力梯度与储层参数的定量关系，结合南海水合物在低渗储层中的渗流过程，基于启动压力梯度完善水合物开采模拟控制模块中的质量守恒方程，根据启动压力梯度实验结果建立启动压力梯度模块；启动压力梯度模块耦合启动压力梯度测试结果，进而完善水合物开采模拟控制模块内的质量守恒方程，以南海SH2站位水合物储层的地层物性数据和水合物藏地质模型参数搭建所述水合物开采数值模型，模拟水合物开采过程。本发明解决了针对南海泥质粉砂水合物藏研究中没有考虑南海低渗水合物储层存在启动压力特点的问题。

所属领域

本发明属于天然气水合物的开发领域，具体涉及一种基于启动压力梯度的水合物开采数值模型的建立方法。

背景技术

天然气水合物(俗称可燃冰)是一种由气体和水在一定温压条件下形成的笼型结晶化合物，广泛存在于海底浅层沉积物及极地永久冻土层中。

我国南海神狐海域发现的水合物藏均属于典型的泥质粉砂型储层，广州海洋地质调查局在南海神狐海域水合物物探SH2、SH3和SH7 三个站位发现，水合物饱和度均超过20％，最高达47.3％，但地层岩芯分析表明，大粒径砂含量小于10％，而泥质粉砂含量高达80-90％，水合物产出层黏土含量大。

在对高黏土含量细粒沉积物渗流实验结果表明，在高黏土含量细粒沉积物中，孔隙水流动明显偏离Navier-Stokes方程描述的流动规律，不符合达西定律，流动速率与压力梯度呈非线性关系，且存在启动压力梯度，只有压力梯度大于最小启动压力梯度时，孔隙水才开始流动。因此，南海泥质粉砂水合物储层开发过程中储层启动压力梯度随地层渗流条件及流体性质的变化规律都值得探究与明确，并应用到矿场实际工作中。在低渗透油气藏开采过程中，启动压力梯度对产能影响较大，受启动压力梯度影响，低渗透油藏内渗流速度变化存在明显的延缓效应，渗流速度呈阶梯状变化，显著影响油藏内压力传导范围，油井后期产水率上升较快。如果井距过大或注采压差过小，受启动压力梯度影响，无法形成有效的注采联通关系。

目前随着中国南海水合物开发稳步推进，已有大量针对南海水合物藏的数值模拟研究工作。目前的研究中大多采用 TOUGH+HYDRATE水合物模拟器，该模拟器通过求解物质和能量守恒方程，模拟各种复杂地层条件下天然气水合物藏的气体不等温释放、相特征、流体流动和热量变化，可准确描述水合物分解的所有机理，包括降压、加热、化学抑制剂等计算。但是，当前的研究都没有考虑南海低渗水合物储层存在启动压力的特点。

发明内容

本发明提供的一种基于启动压力梯度的水合物开采数值模型的建立方法，解决了南海泥质粉砂水合物藏研究中没有考虑南海低渗水合物储层存在启动压力特点的问题。

一种基于启动压力梯度的水合物开采数值模型的建立方法，包括：

步骤100、通过南海水合物储层样品的启动压力梯度实验获取南海水合物储层启动压力梯度与储层参数的定量关系，基于所述南海水合物储层启动压力梯度与储层参数的定量关系，采用拟启动压力梯度表征非达西渗流段，使用达西定律描述非达西渗流段的渗流过程；

步骤200、结合南海水合物在低渗储层中的渗流过程，基于启动压力梯度完善水合物开采模拟控制模块中的质量守恒方程，根据南海水合物储层样品的启动压力梯度实验结果建立启动压力梯度模块以控制启动压力梯度的大小，所述水合物开采模拟控制模块内的启动压力梯度由所述启动压力梯度模块控制大小；

步骤300、启动压力梯度模块耦合南海水合物储层样品的启动压力梯度测试结果，进而完善水合物开采模拟控制模块内的质量守恒方程，以南海SH2站位水合物储层的地层物性数据和水合物藏地质模型参数搭建所述水合物开采数值模型，模拟水合物开采过程。

在一个优选实施例中，步骤100中所述南海水合物储层启动压力梯度与储层参数的定量关系方程为：