(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202210611295.0 (22)申请日 2022.06.01 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 114692472 A (43)申请公布日 2022.07.01 (73)专利权人 中国石油大 学 （华东） 地址 257000 山东省东营市北二路271号 (72)发明人 刘永革　侯健　白雅洁　李果　 刘赛　贺甲元　张乐　岑学齐　 徐鸿志　郭天魁　 (74)专利代理 机构 济南竹森知识产权代理事务 所(普通合伙) 37270 专利代理师 刘宏广 (51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01)E21B 43/26(2006.01) G06F 111/10(2020.01) G06F 119/08(2020.01) (56)对比文件 CN 114492026 A,202 2.05.13 CN 111648767 A,2020.09.1 1 CN 114220499 A,2022.03.22 审查员 郄修尘 (54)发明名称 储层改造辅助降压开发天然气水合物藏的 数值模拟方法 (57)摘要 本发明公开了储层改造辅助降压开发天然 气水合物藏的数值模拟方法， 包括以下步骤： 步 骤S1： 建立目标区块天然气水合物藏地质模型， 并进行网格划分； 步骤S2： 建立4相4组分储层改 造辅助降压开发天然气水合物藏的数值模拟模 型； 步骤S3： 采用有限体积法对步骤S2所建立的 数值模拟模型进行求解； 步骤S4： 根据步骤S3中 的求解结果对储层改造辅助降压开发天然气水 合物藏的模拟结果进行分析。 本发 明提出的模拟 方法综合考虑了储层改造辅助降压开发天然气 水合物藏的主要渗流机理， 从数值模拟的角度证 明了储层改造开发提高天然气水合物藏降压开 发产气量的可行性， 可操作性强， 为天然气水合 物藏的高效开发提供了技 术支撑。 权利要求书5页 说明书13页 附图4页 CN 114692472 B 2022.08.12 CN 114692472 B 1.储层改造辅助降压开发天然气水合物藏的数值模拟方法， 其特征在于： 包括以下步 骤： 步骤S1： 收集天然气水合物藏的基础地质参数和开发参数， 建立目标区块天然气水合 物藏地质模型， 并进行网格划分； 步骤S2： 考虑气水流动动力学、 水合物生成和分解动力学、 基质和储层改造诱导缝之间 的传质传热规律建立4相4组分储层改造辅助降压开 发天然气水合物藏的数值模拟模型； 所 述4相包括水相、 气相、 水合物相和冰相， 所述4组分包括气组分、 水 组分、 水合物组分和盐组 分； 目前勘探到的水合物藏里面包括水、 气、 盐和水合物 四种组分， 这四种组分能够组合成 的相包括水相、 气相、 水合物相和冰相； 所述4相4组分储层改造辅助降压开发天然气水合物藏的数值模拟模型包括基质中4组 分的质量守恒方程和能量守恒方程、 储层改造诱导缝中4组分的质量守恒方程和能量守恒 方程、 储层改造诱导缝和储层改造诱导缝之间的水相传质方程和气相传质方程、 基质和基 质之间的水相传质方程和气相传质方程以及储层改造诱导缝和基质之间的水相传质方程 和气相传质方程； 所述步骤S2中， 建立的数值模拟模型包括基质中的质量守恒方程和能量守恒方程、 储 层改造诱导缝中的质量守恒方程和能量守恒方程以及储层改造诱导缝和基质之间的水相 传质方程和气相传质方程， 具体建立过程如下： 1） 基质中甲烷、 水、 水合物和盐四种组分的质量守恒方程： 式中， 为哈密顿算子； 分别为基质水相中甲烷组分、 水组分和盐组分 的质量分数； 分别为从基质流入 到储层改造 诱导缝水相中甲烷组分、 水组 分和盐组分的质量分数； 分别为基质气相中甲烷组分和水组分的质量分数； 分别为从基质流入到储层改造诱导缝气相中甲烷组分和水组分的质量分数； 分别为基质中水相和气相的流动速度； 分别为从基质流入到储层改 造诱导缝中水相和气相的流动速度； 分别为生产井中水相和气相的产量； 为 基质中的水合物化学反应速率； 分别为甲烷、 水和水合物的摩尔质量； t为时 间； 为基质孔隙度； 分别为基质中水相、 气相、 水合物相和冰相的饱 和度； 分别为基质 中水相、 气相、 水合物相和冰相的密度； 为水合 数； 上述参数中， 均为常数；权　利　要　求　书 1/5 页 2 CN 114692472 B 22） 储层改造诱 导缝中甲烷、 水、 水合物和盐四种组分的质量守恒方程： 式中， 分别为储层改造诱导缝水相中甲烷组分、 水组分和盐组分的质量 分数； 分别为储层 改造诱导缝气相中甲烷组分和水组分的质量分数； 分 别为储层改造诱导缝 中水相和气相的流动速度； 为储层改造诱导缝 中的水合物化学反 应速率； 为储层改造诱导缝的孔隙度； 分别为储层改造诱导缝中水 相、 气相、 水合物相和冰相的饱和度； 分别为储层改造诱导缝中水相、 气 相、 水合物相和冰相的密度； 3） 考虑热对流、 热传导、 水合物生成分解反应热、 生产井产 出的热量以及基质和储层改 造诱导缝之间的传热， 得到基质中的能量守恒方程 为： 式中， 为等效热传导系数； T为温度； 分别为基质中水相和气相的比焓； 分别为基质流入 到储层改造诱导 缝中的水相和气相的比焓； 为水合物生成 和分解反应热； 为基质的密度； 分别为基质、 水相、 气相、 水合物相 和冰相的比内能； 上述 参数中， 均为常数； 4） 考虑热对流、 热传导、 水合物生成分解反应热以及基质和储层改造诱导缝之间的传 热， 得到储层改造诱 导缝中的能量守恒方程 为： 式中， 分别为储层 改造诱导缝中水相和气相的比焓； 为储层改造诱导缝 中填充物的密度； 分别为储层改造诱导缝中填充物、 水相、 气相、 水合 物相和冰相的比内能； 5） 当基质和基质之间无裂缝时， 基质和基质之间的水相传质方程 为：权　利　要　求　书 2/5 页 3 CN 114692472 B 3