超低渗油藏间歇注二氧化碳制度下矿化封存量的计算方法与流程

1.本发明属于石油开采技术领域，涉及如何快速计算超低渗油藏间歇注二氧化碳制度下的油藏二氧化碳矿化封存量。


背景技术：

2.碳捕集、利用与封存(ccus)作为一项为应对温室气体减排而发展起来的新兴技术，能够在实现二氧化碳大规模减排中发挥重要作用，国际能源署(iea)2020年的研究表明，在可持续发展情景下，ccus技术对二氧化碳累积减排量的贡献可达15％。二氧化碳驱油与封存作为ccus技术的重要组成和发展方向，具有经济和环保双重效益，被认为是当前经济和技术条件下二氧化碳减排的理想选择。在二氧化碳驱油提高采收率的同时，由于地质构造、粘滞力和毛管力作用、二氧化碳在地层流体中的溶解及其与地层岩石矿物和流体相互作用，绝大部分二氧化碳会封存在油藏中。二氧化碳注入地层后，其与岩石和地层水的相互作用一直存在，且持续时间长，作用后生成的产物稳定，因此，矿化封存被认为是二氧化碳长期、安全、稳定封存的最重要形式。
3.目前，针对矿化封存量的计算多基于咸水层封存场景，主要采用数值模拟或通过化学反应方程式进行推算获得。与咸水层封存不同，油藏二氧化碳地质封存过程中同时存在二氧化碳注入和采出，受注入井近井地带压力升高和采出井附近地层压力降低的影响，注采井间地层压力扰动较大，由于超低渗油藏注气压力高，储层压力敏感性强，受压力扰动引起的储层物性变化大，受储层岩石物性、压力和反应时间等因素控制的矿化封存量也变化较大。
4.间歇注气是指向地层注入一定段塞的二氧化碳后关井浸泡一段时间，待浸泡结束后再开井恢复注入，如此往复的一种注入方式。这种注入方式可在地层中形成较强的压力扰动，进而促进地层难以启动的剩余油流动，与其他注气方式相比，间歇注二氧化碳波及效率更高，更适用于超低渗油藏开发。在间歇注气开发制度下，注入井近井地带压力扰动较常规二氧化碳驱开发制度下更大，受压力影响的超低渗油藏储层物性变化更强，该制度下注二氧化碳和关井阶段矿化封存差异大，难以进行统一计算，需分开进行考量。


技术实现要素：

5.本发明旨在针对上述问题，提出一种超低渗油藏间歇注二氧化碳制度下矿化封存量的计算方法。
6.本发明的技术方案在于：一种超低渗油藏间歇注二氧化碳制度下矿化封存量的计算方法，方法如下：步骤1：根据超低渗油藏矿场间歇注气情况，分别记录在注二氧化碳阶段和关井阶段的时长、地层压力及孔隙度数据；步骤2：分别计算注二氧化碳阶段矿化封存量及关井阶段矿化封存量；步骤3：注二氧化碳阶段矿化封存量及关井阶段矿化封存量之和即为超低渗油藏
在当前间歇注二氧化碳制度下的矿化封存量。
7.其中，所述超低渗油藏在当前间歇注二氧化碳制度下的矿化封存量的计算方法为：m＝m1+m2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)式中：m为超低渗油藏在当前间歇注二氧化碳制度下的矿化封存量，kg；m1为注二氧化碳阶段矿化封存量，kg；m2为关井阶段矿化封存量，kg；其中，注二氧化碳阶段矿化封存量m1的计算方法为：m1＝∫r
c1
(φ1,t1)dt1ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)r
c1
＝3.03
×
10-3
lnp1(φ
1-9.52
×
10-2
)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)φ1＝f(p1)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)p1＝q(t1)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)其中，关井阶段矿化封存量m2的计算方法为：m2＝∫r
c2
(φ2,t2)dt2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(6)r
c2
＝3.03
×
10-3
lnp2(φ
2-9.52
×
10-2
)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(7)φ2＝f(p2)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(8)p2＝q(t2)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(9)式中：r
c1
为注二氧化碳阶段矿化反应速率，kg/h；φ1为注二氧化碳阶段地层孔隙度，小数；t1为注二氧化碳阶段时长，h；p1为注二氧化碳阶段地层压力，mpa；r
c2
为关井阶段矿化反应速率，kg/h；φ2为关井阶段地层孔隙度，小数；t2为关井阶段时长，h；p2为关井阶段地层压力，mpa。
8.其中，步骤2的具体过程为：根据步骤1中建立的注二氧化碳阶段和关井阶段的时长及地层压力数据，建立注二氧化碳阶段地层压力与时间的关系式及关井阶段地层压力与时间的关系式；根据步骤1中建立的注二氧化碳阶段和关井阶段的地层压力数据及孔隙度数据，建立注二氧化碳阶段孔隙度与地层压力间的关系式及关井阶段孔隙度与地层压力间的关系式；将上述中建立的关系式分别代入公式(2)、(3)和(6)、(7)中，分别计算注二氧化碳阶段矿化封存量和关井阶段矿化封存量。
9.本发明的技术效果在于：本发明考虑了超低渗油藏间歇注气过程中由于储层物性变化引起的矿化反应速率差异化问题，更符合矿场二氧化碳驱油与封存实际情况，且方法简便、高效快捷，可准确计算超低渗油藏间歇注气过程中的矿化封存量。
附图说明
10.图1为二氧化碳注入阶段地层压力与注入时间关系图。
11.图2为关井阶段地层压力与注入时间关系图。
12.图3为注二氧化碳阶段及关井阶段地层压力与孔隙度的关系图。
具体实施方式
13.实施例1一种超低渗油藏间歇注二氧化碳制度下矿化封存量的计算方法，方法在于：步骤1：根据超低渗油藏矿场间歇注气情况，分别记录在注二氧化碳阶段和关井阶段的时长、地层压力数据及孔隙度数据；步骤2：根据步骤1中建立的注二氧化碳阶段和关井阶段的时长及地层压力数据，建立注二氧化碳阶段地层压力与时间的关系式(公式(5))，关井阶段地层压力与时间的关系式(公式(9))；步骤3：根据步骤1中建立的注二氧化碳阶段和关井阶段的地层压力数据及孔隙度数据，建立注二氧化碳阶段孔隙度与地层压力间的关系式(公式(4))，关井阶段孔隙度与地层压力间的关系式(公式(8))；步骤4：将步骤2和步骤3中建立的关系式分别代入公式(2)、(3)和(6)、(7)中，分别计算注二氧化碳阶段矿化封存量和关井阶段矿化封存量；步骤5：将步骤4中计算得到的各轮次的注二氧化碳阶段矿化封存量和关井阶段矿化封存量代入公式(1)，即可计算超低渗油藏在当前间歇注二氧化碳制度下的矿化封存量。
14.具体实验案例一种超低渗油藏间歇注二氧化碳制度下矿化封存量的计算方法，方法在于：步骤1：对超低渗油藏a开展矿场间歇注气实验，注二氧化碳阶段时长为20d，关井阶段时长为10d；步骤2：根据矿场间歇注气实验的实验记录数据，分别建立注二氧化碳阶段地层压力与时间的关系式和关井阶段地层压力与时间的关系式；注二氧化碳阶段地层压力与时间的关系式(图1)：关井阶段地层压力与时间的关系式(图2)：步骤3：根据矿场间歇注气实验的实验记录数据，建立注二氧化碳阶段孔隙度与地层压力间的关系式及关井阶段孔隙度与地层压力间的关系式；注二氧化碳阶段孔隙度与地层压力间的关系式(图3)：φ1＝1.18
×
10-2
lnp1+0.15关井阶段孔隙度与地层压力间的关系式(图3)：φ2＝0.13p
2-0.04
；步骤4：将步骤2和步骤3中建立的关系式分别代入公式(2)、(3)和(6)、(7)中，分轮次计算各轮次注二氧化碳阶段矿化封存量和关井阶段矿化封存量；次计算各轮次注二氧化碳阶段矿化封存量和关井阶段矿化封存量；步骤5：将各轮次注二氧化碳阶段矿化封存量和关井阶段矿化封存量进行求和，即
为超低渗油藏在当前间歇注二氧化碳制度下的矿化封存量3.32kg。