煤層氣,數(shù)值模擬技術(shù)與方法

第十章煤層氣數(shù)值模擬技術(shù)與方法

第一節(jié)煤層氣儲層模擬技術(shù)第二節(jié)地質(zhì)演化史數(shù)值模擬技術(shù)

第一節(jié)煤層氣儲層模擬技術(shù)一、概述1、GRUSSP軟件包(1981)

PSU-1模型和ARRAYS與軟件組成雙孔隙、擬穩(wěn)態(tài)、非平衡吸附模型

2、COMET（CoalbedMethaneTechnology）系列軟件

煤層氣藏模擬的雙孔隙、二維、氣-水兩相模型3、COALGAS

軟件平衡吸附和擬穩(wěn)態(tài)非平衡吸附兩種選項二、煤層氣產(chǎn)出的地質(zhì)和數(shù)學(xué)模型

水氣IIIIII時間產(chǎn)量煤儲層中控制體示意圖

將上述方程聯(lián)立起來，這樣方程中就只含有Pw、Pg、Sw、Sg四個未知數(shù)，與方程個數(shù)相同。結(jié)合初邊值條件即構(gòu)成整個煤層氣產(chǎn)能模擬的數(shù)學(xué)模型。

Pc—毛細管壓力三、數(shù)學(xué)模型的解算

四、模擬研究和工作內(nèi)容

網(wǎng)格單元及其上的儲層壓力參數(shù)

1、網(wǎng)格設(shè)計三維方格網(wǎng)和徑向網(wǎng)示意圖模擬網(wǎng)格是將煤層氣井產(chǎn)氣區(qū)域剖分成一系列不連續(xù)塊狀單元的系統(tǒng)，它用于數(shù)字化地說明儲層流體的流動。

模擬網(wǎng)格主要有兩種類型，一種是方格網(wǎng)，一種是徑向網(wǎng)格。盡管徑向網(wǎng)格僅限于模擬單個生產(chǎn)井，但由于煤層氣井生產(chǎn)過程中，流體的流動可認為是徑向的。2、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

3、歷史匹配

4、敏感性分析

使用模擬程序進行敏感性參數(shù)分析，就是確定不確切的或變化大的數(shù)據(jù)對井動態(tài)的效應(yīng)，確定必須測量的數(shù)據(jù)的精確程度和評價各種作業(yè)程序的經(jīng)濟效應(yīng)。5、產(chǎn)量預(yù)測

第二節(jié)

煤層氣地質(zhì)演化史數(shù)值模擬技術(shù)

首先建立定量表述煤層氣地質(zhì)演化歷史中各種地質(zhì)作用的地質(zhì)模型和數(shù)學(xué)模型并研制計算機模擬軟件，再分析整理研究區(qū)煤層、煤質(zhì)、含氣性、儲層物性數(shù)據(jù)并進行區(qū)域構(gòu)造史、埋藏史、熱史和生烴史研究，然后利用軟件動態(tài)解算從煤層形成到現(xiàn)在的整個演化過程，定量獲取有機質(zhì)的成熟度、生氣量、含氣量、儲層壓力和各種散失量等參數(shù)，最終定量查明特定區(qū)域的煤層氣生成、運移、聚集和散失的地質(zhì)演化歷史。一、煤層氣地質(zhì)演化史模型地史時期，在一定的構(gòu)造演化史、埋藏史和熱力場演化史的背景下，煤層氣的地質(zhì)演化歷程包括了有機質(zhì)成熟生成煤層氣、煤層氣在煤儲層中賦存和煤層氣從煤儲層中逸散等三個主要過程。煤層氣地質(zhì)演化史模型所表述的就是上述過程，該模型包括以下幾個子模型：1）煤層氣聚散子模型；2）有機質(zhì)成熟生烴子模型；3）儲層壓力和煤層氣賦存子模型；4）煤層氣散失子模型；5）基本參數(shù)子模型

煤有機質(zhì)生氣賦存垂向蓋層突破散失斷層割理滲流散失垂向擴散散失地質(zhì)模型沁水盆地煤層氣地質(zhì)演化史數(shù)值模擬研究煤層氣地質(zhì)演化史模型研究沁水盆地煤層氣地質(zhì)演化史數(shù)值模擬研究煤層氣地質(zhì)演化史模型研究動態(tài)平衡動力學(xué)模型：Qg—任意單元內(nèi)煤有機質(zhì)生氣總量；Qp—賦存于單元內(nèi)煤層氣總量；Qd—從單元中逸失的煤層氣總量。1、煤層氣聚散子模型；2、煤有機質(zhì)成熟生烴子模型F(Ro,max)為生氣函數(shù)

Mr—純有機質(zhì)含量。

沁水盆地煤層氣地質(zhì)演化史數(shù)值模擬研究煤層氣地質(zhì)演化史模型研究3、儲層壓力和煤層氣賦存子模型儲層壓力的影響因素內(nèi)部因素:地質(zhì)流體重力勢能生烴增壓外部因素:上覆靜巖壓力構(gòu)造應(yīng)力

煤儲層地質(zhì)環(huán)境封閉體系儲層壓力來源：氣體膨脹能、流體重力勢能、上覆靜巖壓力和構(gòu)造應(yīng)力

開放體系儲層壓力來源：流體重力勢能、生烴增壓、上覆靜巖壓力和構(gòu)造應(yīng)力

半開放體系沁水盆地煤層氣地質(zhì)演化史數(shù)值模擬研究煤層氣地質(zhì)演化史模型研究4、煤層氣逸散子模型煤層氣的擴散散失—費克定律D—煤層甲烷在封蓋層中的擴散系數(shù)；C—煤儲層或蓋層中游離甲烷濃度；t—擴散時間。

沁水盆地煤層氣地質(zhì)演化史數(shù)值模擬研究煤層氣地質(zhì)演化史模型研究5、基本參數(shù)子模型主要內(nèi)容—計算各種基本參數(shù)： 煤層埋深、古地溫 煤層厚度、煤的視密度、水分 割理孔隙率、基塊孔隙率

模擬軟件系統(tǒng)組成和系統(tǒng)功能煤層氣地質(zhì)演化史數(shù)值模擬系統(tǒng)模擬計算模塊數(shù)據(jù)處理模塊模擬結(jié)果顯示模塊計算成熟度、生烴量、含氣量、散失量、儲層壓力存儲基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和模擬結(jié)果數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)整理和提取實時顯示模擬結(jié)果沁水盆地煤層氣地質(zhì)演化史數(shù)值模擬研究煤層氣地質(zhì)演化史模型研究系統(tǒng)界面沁水盆地煤層氣地質(zhì)演化史數(shù)值模擬研究煤層氣地質(zhì)演化史模型研究煤層氣地質(zhì)演化史研究實例

沁水盆地煤層氣地質(zhì)演化史數(shù)值模擬研究沁水盆地地質(zhì)背景煤層埋藏史沁水盆地煤層氣地質(zhì)演化史數(shù)值模擬研究沁水盆地地質(zhì)背景煤層受熱史沁水盆地煤層氣地質(zhì)演化史數(shù)值模擬研究沁水盆地地質(zhì)背景煤有機質(zhì)成熟史階段演化特征沁水盆地煤層氣地質(zhì)演化史數(shù)值模擬研究沁水煤層氣地質(zhì)演化史