CN116050629A - 一种考虑地层水蒸发盐析的储气库库容动态预测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及储气库预测技术领域，具体涉及一种考虑地层水蒸发盐析的储气库库容动态预测方法；对储层内流体状态、固体状态、流体之间的作用和流体与固体之间的作用提出假设，得到假设条件；基于所述假设条件分别建立考虑地层水蒸发盐析的储气库物质平衡方程、岩石孔隙空间中真实含水饱和度方程和岩石孔隙空间中盐结晶堆积率方程，得到计算方程组；基于所述计算方程组的参数，获取储气库对应计算参数，并计算所述假设条件下的储气库库容，该方法通过计算方程组可以准确预测考虑地层水盐析情况下的储气库库容，解决现有储气库库容动态预测方法未考虑地层水蒸发盐析影响，无法准确预测不同盐析程度下的储气库库容的问题。
Description
技术领域
本发明涉及储气库预测技术领域，尤其涉及一种考虑地层水蒸发盐析的储气库库容动态预测方法。
背景技术
在储气库周期注采工作条件下，地层水因蒸发而失水浓缩，使得地层水矿化度中达到了可溶盐在水溶液中的溶解度，从而发生地层水盐析，盐结晶析出后，会在储层岩石孔隙空间中沉积，并逐渐在孔隙空间中生长堆积，从而改变气-固两相所占据的孔隙空间的比例，气-固两相占据孔隙空间比例的变化会影响储气库的库容，而库容是影响储气库运行动态的重要参数，准确计算不同盐析程度下的库容是把握储气库运行动态的重要前提。
现有天然气地下储气库库容动态预测方法主要包括物质平衡法、实验法和数值模拟法等，物质平衡法是根据气储层平均压力、天然气高压物性参数和天然气注采气量计算储气库的库容，这种方法理论成熟、计算简便，因此被广泛应用；实验法通过测定研究目标储气库储层岩芯孔隙体积的来计算目标储气库的库容；数值模拟法是通过建立目标储气库的数值模拟模型来预测目标储气库的库容。
然而，由于目前的储气库库容动态预测方法中均未考虑地层水蒸发盐析作用对储气库库容的影响，导致无法准确预测不同盐析程度下的储气库库容。
发明内容
本发明的目的在于提供一种考虑地层水蒸发盐析的储气库库容动态预测方法，旨在解决现有储气库库容动态预测方法未考虑地层水蒸发盐析影响，无法准确预测不同盐析程度下的储气库库容的问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种考虑地层水蒸发盐析的储气库库容动态预测方法，包括以下步骤：
对储层内流体状态、固体状态、流体之间的作用和流体与固体之间的作用提出假设，得到假设条件；
基于所述假设条件分别建立考虑地层水蒸发盐析的储气库物质平衡方程、岩石孔隙空间中真实含水饱和度方程和岩石孔隙空间中盐结晶堆积率方程，得到计算方程组；
基于所述计算方程组的参数，获取储气库对应计算参数，并计算所述假设条件下的储气库库容。
其中，所述假设条件包括储气单元中流体分为气相和水相；在储气单元中，气体单相渗流，地层水为不可渗流状态，忽略储气单元中地层水除蒸发外的质量损失；忽略储气单元岩石和地层水的压缩性；忽略气体流动对储气单元温度的影响，全过程等温渗流；只考虑地层水蒸发失水后过饱和盐析，忽略弥散、吸附及其他作用；天然气对地层水的蒸发瞬间完成，且忽略地层水对天然气的溶解影响；忽略重力和毛管压力的影响；气井以恒定的高产量生产，且开井生产后立即进入拟稳定渗流阶段；储气单元的岩石胶结稳定和不出砂，地层水盐析后盐结晶将原位沉积，并作为岩石颗粒的组成部分重构岩石孔隙空间结构。
其中，所述基于所述假设条件分别建立考虑地层水蒸发盐析的储气库物质平衡方程、岩石孔隙空间中真实含水饱和度方程和岩石孔隙空间中盐结晶堆积率方程，得到计算方程组的具体方式：
在所述假设条件下建立考虑地层水蒸发盐析的物质平衡方程；
在所述假设条件下建立岩石孔隙空间中真实含水饱和度方程；
在所述假设条件下岩石孔隙空间中盐结晶堆积率方程；
将所述考虑地层水蒸发盐析的储气库物质平衡方程、所述岩石孔隙空间中真实含水饱和所述度方程和岩石孔隙空间中盐结晶堆积率方程进行整理，得到所述计算方程组。
其中，所述建立考虑地层水蒸发盐析的物质平衡方程的原理为物质平衡。
其中，所述基于所述计算方程组的参数，获取储气库对应计算参数，并计算所述假设条件下的储气库库容的具体方式：
基于所述计算方程组的参数，获取储气库对应计算参数；
将所述计算参数代入所述计算方程组计算所述假设条件下的储气库库容储气库库容。
本发明的一种考虑地层水蒸发盐析的储气库库容动态预测方法，对储层内流体状态、固体状态、流体之间的作用和流体与固体之间的作用提出假设，得到假设条件；基于所述假设条件分别建立考虑地层水蒸发盐析的储气库物质平衡方程、岩石孔隙空间中真实含水饱和度方程和岩石孔隙空间中盐结晶堆积率方程，得到计算方程组；基于所述计算方程组的参数，获取储气库对应计算参数，并计算所述假设条件下的储气库库容，该方法在明确的假设条件下，通过计算方程组可以准确预测考虑地层水盐析情况下的储气库库容，解决现有储气库库容动态预测方法未考虑地层水蒸发盐析影响，无法准确预测不同盐析程度下的储气库库容的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的井控储气单元库容随运行周期的变化规律图。
图2是本发明提供的一种考虑地层水蒸发盐析的储气库库容动态预测方法的流程图。
图3是基于所述假设条件分别建立考虑地层水蒸发盐析的储气库物质平衡方程、岩石孔隙空间中真实含水饱和度方程和岩石孔隙空间中盐结晶堆积率方程，得到计算方程组的具体方式流程图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
请参阅图1至图3，本发明提供一种考虑地层水蒸发盐析的储气库库容动态预测方法，包括以下步骤：
S1对储层内流体状态、固体状态、流体之间的作用和流体与固体之间的作用提出假设，得到假设条件；
具体的，提出基本假设如下：
①储气单元中流体分为气相和水相，其中气相流体为不发生反凝析的天然气和水蒸气，水相流体为高矿化度地层水；
②在储气单元中，气体单相渗流，地层水为不可渗流状态，忽略储气单元中地层水除蒸发外的质量损失；
③忽略储气单元岩石和地层水的压缩性；
④忽略气体流动对储气单元温度的影响，全过程等温渗流；
⑤只考虑地层水蒸发失水后过饱和盐析，忽略弥散、吸附及其他作用；
⑥天然气对地层水的蒸发瞬间完成，且忽略地层水对天然气的溶解影响；
⑦忽略重力和毛管压力的影响；
⑧气井以恒定的高产量生产，且开井生产后立即进入拟稳定渗流阶段；
⑨储气单元的岩石胶结稳定、不出砂，地层水盐析后盐结晶将原位沉积，并作为岩石颗粒的组成部分重构岩石孔隙空间结构。
S2基于所述假设条件分别建立考虑地层水蒸发盐析的储气库物质平衡方程、岩石孔隙空间中真实含水饱和度方程和岩石孔隙空间中盐结晶堆积率方程，得到计算方程组；
具体方式：
S21在所述假设条件下建立考虑地层水蒸发盐析的物质平衡方程；
具体的，建立物质平衡原理，建立考虑地层水蒸发盐析的物质平衡方程：
式中：p为储层平均压力，MPa；Z为压力p下的天然气偏差因子，无量纲；gPro为生产状态下累积产出天然气的标况体积，m3；gInj为生产状态下累积注入天然气的标况体积，m3；gi,sc为初始状态下孔隙空间中天然气的标况体积，m3；φsalti为初始状态下孔隙空间中盐结晶堆积率，无量纲；φsalt为孔隙空间中盐结晶堆积率，无量纲；Swi为初始状态下孔隙空间中真实含水饱和度，无量纲；Sw为孔隙空间中真实含水饱和度，无量纲；ywi为初始状态下气相中水蒸气的摩尔分数，无量纲；yw为气相中水蒸气的摩尔分数，无量纲；pi为初始状态下储层平均压力，MPa；Zi为初始压力下的天然气偏差因子，无量纲。
S22在所述假设条件下建立岩石孔隙空间中真实含水饱和度方程；
具体的，建立岩石孔隙中真实含水饱和度方程如下：
式中：SatNaCl为地层水盐浓度，g/kg(H2O)；ρw为地层水密度，kg/m3；Mm,w为水的摩尔质量，kg/kmol；R为理想气体常数，J/(mol·K)；Ti为初始状态下储层温度，K。
若注入气为脱水天然气，则上式中yw根据累积注气量进行校正：
式中：yw|Inj为注气阶段的水蒸气摩尔分数，无量纲；Rwd为注入气的相对湿度，无量纲。
S23在所述假设条件下岩石孔隙空间中盐结晶堆积率方程；
具体的，建立岩石孔隙中盐结晶堆积率方程如下：
式中：ρNacl为Nacl密度，kg/m3。
S24将所述考虑地层水蒸发盐析的储气库物质平衡方程、所述岩石孔隙空间中真实含水饱和所述度方程和岩石孔隙空间中盐结晶堆积率方程进行整理，得到所述计算方程组。
S3基于所述计算方程组的参数，获取储气库对应计算参数，并计算所述假设条件下的储气库库容。
具体方式：
所述基于所述计算方程组的参数，获取储气库对应计算参数，并计算所述假设条件下的储气库库容的具体方式：
S31基于所述计算方程组的参数，获取储气库对应计算参数；
具体的，根据式(1)、式(2)、式(3)和式(4)中所需的相关计算参数，获取储气库注采天然气量、天然气高压物性参数、原始地层压力、储层束缚水饱和度、地层水物性参数等计算参数。
S32将所述计算参数代入所述计算方程组计算所述假设条件下的储气库库容储气库库容。
具体的，采用所述考虑地层水蒸发盐析的储气库物质平衡方程、所述岩石孔隙空间中真实含水饱和度方程和所述岩石孔隙空间中盐结晶堆积率方程，计算考虑地层水蒸发作用影响下，不同阶段的储气库库容。
为了更好的了解技术方案，本发明提供以下实施例进行进一步说明：
实施例
A储气库改建前气藏原始地层压力约为39MPa，气藏原始地层水矿化度高(约为260～340g/kg)，2015年气藏主力层压力已衰竭至废弃压力4MPa。A储气库运行天然气组成详见表1，储气库其他基本参数详见表2。
表1 A储气库运行天然气组成及其临界基本性质表
表2 A储气库基本参数
| 参数 | 取值 | 参数 | 取值 |
| <![CDATA[平均孔隙度(φ<sub>0</sub>)]]> | 0.125 | 初始地层温度(T)/℃ | 120 |
| <![CDATA[初始地层压力(p<sub>i</sub>)/MPa]]> | 4 | <![CDATA[初始含水饱和度(S<sub>wi</sub>)]]> | 0.45 |
| <![CDATA[初始盐结晶堆积率(φ<sub>salti</sub>)]]> | 0.06 | <![CDATA[地层水盐浓度(Sat<sub>NaCl</sub>)/g/kg]]> | 400 |
根据储气库地层水蒸发盐析的物质平衡方程(式1)，当忽略地层水蒸发盐析的影响时，即可表示为定容储气库的物质平衡方程：
采用定容储气库的物质平衡方程(式5)计算不考虑地层水蒸发作用影响的不同阶段的储气库库容。同时，采用本发明新建的所述考虑地层水蒸发盐析的储气库物质平衡方程、岩石孔隙空间中真实含水饱和度方程和岩石孔隙空间中盐结晶堆积率方程(式1～式4)，计算考虑地层水蒸发作用影响下不同阶段的储气库库容。
从计算结果图1来看，受地层水蒸发盐析的影响，在前10个运行周期内，目标储气库的库容量均小于定容储气库。其中，第一运行周期的差距最大，其库容量少2.61％。但是，随着储气库运行周期增加，天然气将岩石孔隙空间中地层水蒸发后，会以水蒸气的形式随天然气采出，储气单元内天然气所占孔隙空间逐渐增加，从而使得井控储气单元内的库容量随运行周期的增加而逐次增加。10个运行周期后，井控储气单元内库容量由第一运行周期的14791.83×104m3提高至14909.09×104m3，增加117.26×104m3。尽管伴随运行周期的增加，井控储气单元内的库容量会逐渐小幅增加，但与定容储气库仍存在一定差异。
以上所揭露的仅为本发明一种考虑地层水蒸发盐析的储气库库容动态预测方法较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。
Claims (5)
1.一种考虑地层水蒸发盐析的储气库库容动态预测方法，其特征在于，包括以下步骤：
对储层内流体状态、固体状态、流体之间的作用和流体与固体之间的作用提出假设，得到假设条件；
基于所述假设条件分别建立考虑地层水蒸发盐析的储气库物质平衡方程、岩石孔隙空间中真实含水饱和度方程和岩石孔隙空间中盐结晶堆积率方程，得到计算方程组；
基于所述计算方程组的参数，获取储气库对应计算参数，并计算所述假设条件下的储气库库容。
2.如权利要求1所述的一种考虑地层水蒸发盐析的储气库库容动态预测方法，其特征在于，
所述假设条件包括储气单元中流体分为气相和水相；在储气单元中，气体单相渗流，地层水为不可渗流状态，忽略储气单元中地层水除蒸发外的质量损失；忽略储气单元岩石和地层水的压缩性；忽略气体流动对储气单元温度的影响，全过程等温渗流；只考虑地层水蒸发失水后过饱和盐析，忽略弥散、吸附及其他作用；天然气对地层水的蒸发瞬间完成，且忽略地层水对天然气的溶解影响；忽略重力和毛管压力的影响；气井以恒定的高产量生产，且开井生产后立即进入拟稳定渗流阶段；储气单元的岩石胶结稳定和不出砂，地层水盐析后盐结晶将原位沉积，并作为岩石颗粒的组成部分重构岩石孔隙空间结构。
3.如权利要求1所述的一种考虑地层水蒸发盐析的储气库库容动态预测方法，其特征在于，
所述基于所述假设条件分别建立考虑地层水蒸发盐析的储气库物质平衡方程、岩石孔隙空间中真实含水饱和度方程和岩石孔隙空间中盐结晶堆积率方程，得到计算方程组的具体方式：
在所述假设条件下建立考虑地层水蒸发盐析的物质平衡方程；
在所述假设条件下建立岩石孔隙空间中真实含水饱和度方程；
在所述假设条件下岩石孔隙空间中盐结晶堆积率方程；
将所述考虑地层水蒸发盐析的储气库物质平衡方程、所述岩石孔隙空间中真实含水饱和所述度方程和岩石孔隙空间中盐结晶堆积率方程进行整理，得到所述计算方程组。
4.如权利要求3所述的一种考虑地层水蒸发盐析的储气库库容动态预测方法，其特征在于，
所述建立考虑地层水蒸发盐析的物质平衡方程的原理为物质平衡。
5.如权利要求1所述的一种考虑地层水蒸发盐析的储气库库容动态预测方法，其特征在于，
所述基于所述计算方程组的参数，获取储气库对应计算参数，并计算所述假设条件下的储气库库容的具体方式：
基于所述计算方程组的参数，获取储气库对应计算参数；
将所述计算参数代入所述计算方程组计算所述假设条件下的储气库库容储气库库容。
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|---|---|
| CN116050629B (zh) | 2023-09-12 |
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