本發(fā)明涉及礦產(chǎn)資源的開發(fā)和利用以及溫室氣體減排的，具體涉及一種提升采收量與固碳量的混合物注入比例確定方法。

背景技術：

1、非常規(guī)天然氣是具有雙重屬性的非常規(guī)能源，采收率受儲層低滲透性及自身高吸附性影響通常偏低。因此，增透、吸附置換等增產(chǎn)手段受到廣泛關注，其中，作為環(huán)境友好和經(jīng)濟可行的co2、n2混合物增產(chǎn)技術具有較強的適用性，可以克服高流動性n2和高親和力co2注入導致的早期突破、注入能力驟降等不利因素。

2、我國深部非常規(guī)天然氣地質(zhì)資源儲量巨大(埋深為1000～1500m、1500～2000m的資源量分別為1.06×1013m3、1.19×1013m3，兩者共占總資源量的61.4％)，然而，我國深部煤層“三高兩低”特征顯著，嚴重制約了煤層氣勘探、開發(fā)和利用。燃煤電廠、煤化工廠等大型co2排放源多位于煤炭主產(chǎn)區(qū)附近，就近封存可顯著降低運輸成本，提升煤層ch4的回收率，保障煤層co2穩(wěn)定儲存，實現(xiàn)增產(chǎn)固碳雙贏。

3、現(xiàn)有co2、n2混合物注入比例確定方法多采用理論分析、數(shù)值計算、工程類比等方法，但其主要目的是從提升采收率、增加碳封存量等單一目的角度出發(fā)，沒有考慮兩者的協(xié)同作用，造成了資源不必要的浪費。

技術實現(xiàn)思路

1、針對上述存在的技術不足，本發(fā)明的目的是提供一種提升采收量與固碳量的混合物注入比例確定方法，其能夠?qū)崿F(xiàn)增產(chǎn)-固碳雙贏，原理簡單、快捷準確、適用性與可拓展性強。

2、為解決上述技術問題，本發(fā)明采用如下技術方案：

3、本發(fā)明提供一種提升采收量與固碳量的混合物注入比例確定方法，包括以下步驟：

4、s1、測定煤層氣儲層基本參數(shù)、流體參數(shù)及開采參數(shù)；儲層基本參數(shù)包括壓力、溫度、滲透率、孔隙度、密度、厚度、彈性模量；流體參數(shù)包括動力粘度、拉格繆爾吸附體積常數(shù)、壓力常數(shù)、吸附膨脹系數(shù)；開采參數(shù)包括井間距、產(chǎn)氣速率；

5、s2、基于實際工況建立常規(guī)抽采數(shù)值模型，和現(xiàn)場實測產(chǎn)氣數(shù)據(jù)對比驗證模型的有效性，確定生產(chǎn)n天后常規(guī)抽采采收量r0；

6、s3、模型驗證后，設定co2、n2混合物中co2所占比例c，c取值為0.0～1.0，間隔為a，共計n個混合物注入方案；

7、s4、根據(jù)不同混合物中co2所占比例，建立n個混合物注氣增產(chǎn)數(shù)值計算模型，即建立co2所占比例c為0.0的注氣增產(chǎn)數(shù)值計算模型到co2所占比例c為0.0+(n)a的注氣增產(chǎn)數(shù)值計算模型；

8、s5、針對n個試驗因素分別確定對應的煤層氣采收量與煤基固碳量，得出最大煤層氣采收量與煤基固碳量，對不同co2所占比例c對應的采收量、煤基固碳量進行歸一化處理，即當前采收量/最大采收量、當前煤基固碳量/最大煤基固碳量；

9、s6、根據(jù)混合物中co2所占比例下煤層氣采收量與煤基固碳量歸一化值，進行參數(shù)擬合，建立混合物中co2所占比例與歸一化采收量之間的函數(shù)關系r＝f(c)和混合物中co2所占比例與歸一化煤基固碳量c＝g(c)；

10、s7、繪制r＝f(c)、c＝g(c)函數(shù)圖像，確定最優(yōu)比例區(qū)間，具體方法如下：

11、s7-1、建立坐標系，以混合物濃度c為橫坐標，歸一化采收量、；

12、s7-2、將步驟6擬合得到的r＝f(c)、c＝g(c)，繪制在s7-1建立的坐標系中，繪制r＝f(c)、c＝g(c)函數(shù)圖像，兩個最大值對應的co2比例為最優(yōu)比例區(qū)間；

13、s8、判定co2、n2混合物注入最優(yōu)比例，具體判定方法如下：

14、s8-1、將不同co2所占比例c對應的采收量r和常規(guī)抽采采收量r0進行對比，篩選潛在co2所占比例c；

15、s8-2、根據(jù)實際工況要求，煤層氣采收量與煤基固碳量權(quán)重w1、w2，確定混合物比例，即c+r＝w1*f(c)+w2*g(c)對應的最大值為最佳混合物比例c；

16、s8-3、繪制c+r＝w1*f(c)+w2*g(c)后，由于遞增梯度a可能過大，導致曲線平滑度或可確認度不高，需進一步重設遞增梯度為a'，重復步驟s3至s8，直至較易確定出最大值為最佳混合物比例c為止；

17、s8-4、當存在c+r＝w1*f(c)+w2*g(c)對應的最大值對應的最佳混合物比例c為多個時，應根據(jù)權(quán)重w1、w2較大者對應較高的采收量或固碳量確定。

18、優(yōu)選地，步驟s2中，模擬采收速率與實際采收速率誤差率應小于10％，抽采天數(shù)n為6000d。

19、優(yōu)選地，步驟s3中，co2所占比例c遞增梯度a為0.1。

20、優(yōu)選地，步驟s3中，co2、n2混合物注入方案總個數(shù)n≥10。

21、優(yōu)選地，步驟s5中，數(shù)值模擬方案中co2、n2混合物注入壓力不小于儲層壓力的2.5倍，注入溫度為儲層初始溫度，模型和實際儲層參數(shù)一致，對角線布置抽采井和注入井，模擬時間為6000d，強制閉井閾值為ch4產(chǎn)氣速率/n2+co2產(chǎn)氣速率＝2。

22、優(yōu)選地，步驟s8中，當c+r＝w1*f(c)+w2*g(c)最大值對應的最佳混合物比例c存在多個時，應根據(jù)權(quán)重w1、w2較大者對應較高的采收量或固碳量確定。

23、優(yōu)選地，步驟8-3中,重設遞增梯度為a'，a'計算公式如下：

24、a'＝a-0.01(i-1)????????????????公式(1)

25、i為步驟s3至步驟s8的重復次數(shù)。

26、本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明針對如何實現(xiàn)深部煤層氣采收量與煤基固碳量雙贏難題，基于co2比例增大突破時間增大、注入能力降低，n2比例增大突破時間減小、注入能力提升這一基本認知，通過建立co2、n2混合物不同注入比例與歸一化采收量之間的函數(shù)關系r＝f(c)和co2、n2混合物不同注入比例與歸一化煤基固碳量c＝f(c)，根據(jù)最大采收量、最大煤基固碳量確定最佳co2、n2混合物比例區(qū)間，進一步的通過采收量與煤基固碳量權(quán)重確定最佳co2、n2混合物比例。

技術特征：

1.一種提升采收量與固碳量的混合物注入比例確定方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.如權(quán)利要求1所述的一種提升采收量與固碳量的混合物注入比例確定方法，其特征在于，步驟s2中，模擬采收速率與實際采收速率誤差率應小于10％，抽采天數(shù)n為6000d。

3.如權(quán)利要求1所述的一種提升采收量與固碳量的混合物注入比例確定方法，其特征在于，步驟s3中，co2所占比例c遞增梯度a為0.1。

4.如權(quán)利要求1所述的一種提升采收量與固碳量的混合物注入比例確定方法，其特征在于，步驟s3中，co2、n2混合物注入方案總個數(shù)n≥10。

5.如權(quán)利要求1所述的一種提升采收量與固碳量的混合物注入比例確定方法，其特征在于，步驟s5中，數(shù)值模擬方案中co2、n2混合物注入壓力不小于儲層壓力的2.5倍，注入溫度為儲層初始溫度，模型和實際儲層參數(shù)一致，對角線布置抽采井和注入井，模擬時間為6000d，強制閉井閾值為ch4產(chǎn)氣速率/n2+co2產(chǎn)氣速率＝2。

6.如權(quán)利要求1所述的一種提升采收量與固碳量的混合物注入比例確定方法，其特征在于，步驟s8中，當c+r＝w1*f(c)+w2*g(c)最大值對應的最佳混合物比例c存在多個時，應根據(jù)權(quán)重w1、w2較大者對應較高的采收量或固碳量確定。

7.如權(quán)利要求1所述的一種提升采收量與固碳量的混合物注入比例確定方法，其特征在于，步驟8-3中,重設遞增梯度為a'，a'計算公式如下：

技術總結(jié)
本發(fā)明公開了一種提升采收量與固碳量的混合物注入比例確定方法，針對如何實現(xiàn)深部煤層氣采收量與煤基固碳量雙贏難題，基于CO<subgt;2</subgt;、比例增大突破時間增大、注入能力降低，N<subgt;2</subgt;比例增大突破時間減小、注入能力提升這一基本認知，通過建立CO<subgt;2</subgt;、N<subgt;2</subgt;混合物不同注入比例與歸一化采收量之間的函數(shù)關系R＝f(c)和CO<subgt;2</subgt;、N<subgt;2</subgt;混合物不同注入比例與歸一化煤基固碳量C＝f(c)，根據(jù)最大采收量、最大煤基固碳量確定最佳CO<subgt;2</subgt;、N<subgt;2</subgt;混合物比例區(qū)間，進一步的通過采收量與煤基固碳量權(quán)重確定最佳CO<subgt;2</subgt;、N<subgt;2</subgt;混合物比例，本發(fā)明原理簡單、快捷、可靠、現(xiàn)場適用性強。

技術研發(fā)人員：范張磊,范鋼偉,張東升,張世忠,駱韜,韓學森,岳鑫,張文輝
受保護的技術使用者：中國礦業(yè)大學
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/12/23