Kaksinkertaisen kosteuden mallien ymmärtäminen kaljukaasun reservissä

Vyökaasusäiliöille on ominaista monimutkainen huokosverkko, joka koostuu kahdesta erillisestä mutta toisiinsa kytketystä järjestelmästä: matriisista ja luonnollisesta murtumaverkosta (tai murtumista hydraulisen stimulaation jälkeen). [kaksinkertainen-porositemalli[] käsittelee kutakin säiliön tilavuusosaa siten, että se sisältää kaksi vuorovaikutuksessa olevaa jatko-osaa . ... matriisista, joka varastoi suurimman osan kaasusta, ja korkea- läpäistävyysmurtumista, jotka tarjoavat väylät nestevirtaukselle kaivoon. Tämä käsitteellinen kehys muotoutui ensin Warrenin ja Rootin toimesta 1963 luonnollisesti murtuneille säiliöille ja sitä on sittemmin mukautettu laajasti liuskekaasun arviointiin.

Warren-Rootin edustusto

Klassinen Warren-Root-malli sisältää kaksi dimensiotonta muuttujaa: -storativisuhde (ω)[ ja [-inter-porosity-virtauskerroin (λ)[[]. Storativisuhde ω = (φ[]f] c[[]]f[[]]]]]]f[[[]c[[[]f[[]]]]]]]) määrittelee murtolukujen välisen matriisin ja murtumien välisen tiheyden. Nämä murtumakertoimen arvot ovat muuttujia ja murtumien jakaumaa.

Matrix vs. murtuman ominaisuudet

Matriksin läpäisevyys on tyypillisesti nanodarcy-mikrodarcy-alueella, kun taas murtumien läpäisevyys voi olla useita suuruusluokkia suurempi, esimerkiksi millidarciteeteista darkikoihin stimulaation jälkeen. [-huokoisuusmalli kuvaa tätä kontrastia [], jolloin se on paljon edustavampi kuin yksi-porosity-lähestymistapa, joka homogenoi varaston kalliota.

Matrix-Fracture Transfer Mechanisms

Kaasuvirtaa matriisista murtumiin ohjataan sekä painediffuusiolla että desorptiolla orgaanisista pinnoista. Alkutuotannon aikana kaasua toimitetaan lähes yksinomaan murtumajärjestelmästä, mikä johtaa jyrkkään laskuun. Murtumapaineiden pudotessa painegradientti kehittyy matriksin ja murtumien välille, kaasua ajetaan ulos matriisista. Muotokerroin (σ) . Tyypillisesti määritelty käyttäen laattaa, lohkoa tai pallomaisia geometereitä . Edistyksellisiin simulaattoreihin sisältyy myös non-Darcy-virtaus (Klinkenberg liukumäki, Forchheimer inertial vaikutukset) nano-poroisessa mediassa, joka edelleen jalostaa siirtolaskelmia.

Sovellus Shale Gas Reserve -arviossa

Tarkka reserviarvio edellyttää alkuperäisen kaasun paikan (OGIP) ja talteen otettavan osan kvantitatiivista määrittämistä. Kaksihuokoisuusmallit tarjoavat fysiikan pohjan näille laskelmille, erityisesti kun ne on yhdistetty tuotantotietoihin, ydinmittauksiin ja petrofyysisiin lokeihin.

Alkuperäisen kaasun arviointi paikassa

OGIP-mallissa kaksihuokoisuusjärjestelmässä lasketaan siten, että murtumiin ja matriksiin (mukaan lukien adsorboitu kaasu orgaaniseen ainekseen) varastoitujen ilmakaasujen summaa (tyypillisesti 0,1...1% massan määrästä) ja matriisin huokoisuutta (2...10%). Kaasun saturaatio, muodostumakerroin ja adsorptio isotherms (Langmuir paine ja tilavuus) sovelletaan jokaiseen jatkumoon. Koska kaksoishuokoisuussimulaatiot kunnioittavat huokosmäärien todellista jakautumista, ne tuottavat luotettavampia OGIP-lukuja kuin koko ruuduston keskimääräiset ominaisuudet.

Tuotannon ennuste ja käyrän analyysi

Yksi kaksihuokoisuusmallien suurimmista eduista on niiden kyky ennustaa ominaista ...kaksi-huokoisuutta.Näin on monissa liuskekaivoissa: ensimmäinen jyrkkä murtuman ehtymisen lasku, jota seuraa pidempi, matalampi lasku matriisikaasun syötönä murtumiin. Tavanomaiset Arps-pienikasvukäyrät ovat usein yliarvioineet häntämäärän, mikä johtaa optimistisiin reservivaroihin. Kaksin-porosimulaatio .Tapausmallien tai jopa tyyppikäyrät antavat realistisemman ennusteen. Mallin parametrit (ω, λ, murtuman puoli-pituus, johtokyky) voidaan verrata varhaisen tuotannon tietoihin, mikä parantaa arvioidun lopullisen elpymisen varmuutta (EUR).

Edut yli yhden huokoisuusmallit

Yksinhuoltajamallit käsittelevät liuskekiveä homogeenisena väliaineena, jossa on tehokas läpäisevyys ja huokoisuus. Laskelmallisesti yksinkertaisempina ne eivät kuitenkaan kuvaa varastointi- ja virtausalueiden dynaamista vuorovaikutusta.

  • Fyysinen realismi: [ edustaa todellista virtausgeometriaa ... kaasua, joka on varastoitu matalapermanenttiin matriisiin ja virtaa korkeapermanenttisten murtumien kautta.
  • Parantaa paineen transienttianalyysia:[] Kaksin-huokoisuuskäyttäytymistä (ominaispiirre ... .....................................................................................................................................................................................................................
  • Parempi historian vastaavuus:[ Kaksijatkuva kehys tarjoaa lisää vapauden asteita (eri huokosvolyymit ja läpäisevyys), jotka mahdollistavat tarkemman kalibroinnin kenttätuotantotietoihin.
  • Otantamekanismin selkeys:[ Erotellaan toisistaan murtumista ja matriisista desorptiosta peräisin oleva kaasu, joka auttaa insinöörejä suunnittelemaan optimaalisia stimulaatio- ja ehtymisstrategioita.

Monet toimijat käyttävät nykyään rutiininomaisesti kaksihuokoisuusmalleja -resource-arviointiin ja -investointipäätöksiin[], erityisesti suurissa liuskepeleissä, kuten Barnett, Marcellus, Permian Basin ja Sichuanin Longmaxi-muodostelmassa.

Rajoitukset ja lieventämisstrategiat

Vahvuuksistaan huolimatta kaksihuokoisuusmallit ovat haasteellisia. Kolme tärkeintä estettä ovat dataintensiteetti, kalibrointikompleksisuus ja laskentakysyntä.

Dataintensiivinen ja kalibrointikompleksisuus

Kaksin-huokoisuusmallit edellyttävät sekä matriksin että murtuman ominaisuuksien yksityiskohtaista karakterisointia. Matriisin läpäisevyys ja huokoisuus tulevat ydinpistokkeista, murskatusta kalliosta ja ydinmagneettisesta resonanssista (NMR) logeista. Murtumaominaisuudet . Murtuman tiheys, aukko, johtokyky ja suunta . ... ovat peräisin kuvalokeista, mikroseismikartoituksesta ja laboratoriokokeista. Porosituksen välisen virtauksen (λ) kalibrointi on erityisen vaikeaa, koska se riippuu murtuman verkon tuntemattomasta geometriasta. Alan käytännöt yhdistävät nyt [ paineen transienttianalyysin [ tuotantotietoihin ja mikroseismisiin tapahtumiin λ:n ja murtuman puoli-pituuden rajoittamiseksi.

Laskuvaatimukset

Miljoonien solujen kanssa toimivan kaksihuokoisuusmallin simulointi voi olla laskelmoivaa. Tämän vähentämiseksi insinöörit käyttävät [proksimalleja[ (vastauspinnat) tai yksinkertaistettuja sektorimalleja, jotka on jalostettu vastaamaan keskeisiä paikkoja. Koneoppimisalgoritmit on myös koulutettu kaksihuokoisuussimulaatiotuloksiin, jotta voidaan tarjota nopeita vara-arvioita ilman että koko simulaattoria käytetään.

Kehittyvä variantti: Kolminumeroiset ja moniosaiset mallit

Koska liuskekangasta koskeva ymmärrys paranee, teollisuus on siirtymässä alkuperäisestä kaksihuokoisuus-ihanteellisuudesta. Monissa saveissa on kolme erillistä huokosjärjestelmää: orgaanisen aineksen huokoset, partikkelien väliset mineraalihuokoset ja luonnolliset tai aiheutetut murtumat. [ Triple-porosity[ -malleissa on kolmas jatkumo . ... ja usein orgaaninen aines adsorptiokapasiteetiltaan ... ja ne ovat osoittaneet parempia otteluita Kerogeeni-rikas lähdekivien tuotantotietoihin. Toinen vaihtoehto, joka on , monikerroksinen kaivo (MFFHW) -malli, jossa on kaksi-porositevuussäiliön simuloitu eri vaiheiden välillä, kryptroositehokkuus ja reservien sijoittelu.

Esimerkiksi Marcellus-liuskeesta tehty tutkimus osoitti, että kolminkertainen huokoisuusmalli vähensi simuloitujen ja havaittujen kaasumäärien välistä eroa lähes 40 prosenttia verrattuna vakiomuotoiseen kaksihuokoisuusmalliin (ks. ) SPE 191657-PA[). Orgaanisen aineen jatkumo lisäsi viiden ensimmäisen vuoden aikana kaasuntuotantoa 15.

Alakohtaiset tapaustutkimukset ja toimialan hyväksyminen

Kaksinkertaista huokoisuutta edistävien mallien tehokkuutta tukevat lukuisat kenttäsovellukset. Barnett-liuskeessa toimijat käyttivät Warren-Root-pohjaista mallia, joka vastaa yli 200 kaivon tuotantoa. Näin ollen keskimääräinen virhetaso oli alle 10 prosenttia sekä kaasunopeuden että kumulatiivisen tuotannon osalta. Malli osoitti, että huokoisuusvirran välinen kerroin (λ) vaihteli järjestelmällisesti piikitetyn ja karbonaattipitoisen alueen kanssa, ja johti valmistumista. Samoin Sichuanin alueen Longmaxi-liuske-mallissa kaksinkertaisuuden simulointi auttoi määrittämään luonnonmurtumien tiheyden vaikutuksen .

Tämä tarkoittaa, että jos operaattorit käyttävät kaksi- tai kolminkertaista huokoisuutta, ne ilmoittavat johdonmukaisemmat varausvaraukset kuin ne, jotka käyttävät kiinteämääräisiä parametreja.

Tulevaisuudennäkymät ja jäljellä olevat haasteet

Kaksin-huokoisuusmallit ovat muodostuneet vakiovälineeksi liuskekaasun estimaatissa . Teknologia kehittyy edelleen. Geomekaniikan . Stressistä riippuvaisten murtumien läpäisevyyden . ... Murtumasimulaattoreiden yhdistäminen kaksin-huokoisuus-malleihin, joissa on upotetut erilliset murtumaverkot (EKGM) lupaa vähentää laskentataakkaa ja säilyttää fyysisen tarkkuuden. Korkearesoluutioisten imagolokkien ja automatisoitujen ydinanalyysien kasvava saatavuus parantaa edelleen murtuma- ja vauriovaraustietojen laatua ja vähentää kalibrointiepävarmuutta. Kun toimiala siirtyy kohti kestävämpää resurssien hallintaa, kaksi-porosity-mallit ovat välttämättömiä varauksen optimoimiseksi ja investointipäätösten tekemiseksi liuskekaasuvarantoihin maailmanlaajuisesti.