注气驱替煤层气数值模拟

计算物理 ›› 2014, Vol. 31 ›› Issue (6): 681-689.

注气驱替煤层气数值模拟

吴金涛¹, 侯健¹, 陆雪皎¹, 于波²

1. 中国石油大学(华东)石油工程学院, 山东青岛 266580;
2. 中国石油大学(华东)理学院, 山东青岛 266580

收稿日期:2013-11-18 修回日期:2014-04-09 出版日期:2014-11-25 发布日期:2014-11-25
通讯作者: 侯健(1972-),男,四川营山,教授,博士,从事油藏数值模拟、三次采油及油藏工程方案设计研究
作者简介:吴金涛(1988-),男,山东邹城,硕士生,主要从事油气渗流理论与应用研究,E-mail:wjtwave@gmail.com
基金资助:
山东省自然科学杰出青年基金(JQ201115);新世纪优秀人才支持计划(NCET-11-0734);中央高校基本科研业务费专项资金(13CX05007A);中国石油大学(华东)自主创新科研计划(13CX06031A);中国石油科技创新基金(2012D-5006-0207)资助

Numerical Simulation of Coalbed Methane Displacement with Gas Injection

WU Jintao¹, HOU Jian¹, LU Xuejiao¹, YU Bo²

1. College of Petroleum Engineering,China University of Petroleum, Qingdao 266580, China;
2. College of Science,China University of Petroleum, Qingdao 266580, China

Received:2013-11-18 Revised:2014-04-09 Online:2014-11-25 Published:2014-11-25

摘要/Abstract

摘要： 建立一种注气驱替煤层气的双重介质数学模型,考虑注气驱替煤层气中多组分气体渗流、吸附/解吸、扩散及孔隙度和渗透率敏感性等多物理场的耦合,用有限差分方法对数学模型数值求解,并验证模型的有效性.通过实例模拟,对比分析注入CO₂、N₂和70%N₂+30%CO₂提高采收率、产出组分动态及储层物性.计算表明:注入CO₂、N₂及其混合气体均能显著提高煤层气藏采收率,提高程度可达28%以上;N₂在注入后迅速突破产出,而CO₂突破时间较晚;注气后基质的收缩/膨胀效应在孔隙度和渗透率敏感性中起主导作用,CO₂吸附造成孔隙度和渗透率减小,而N₂吸附将增大孔隙度和渗透率.

关键词: 煤层气, 注气, 数学模型, 数值模拟

Abstract: A double medium mathematical model for coalbed methane displacement with gas injection is established. Multi-physics coupling process containing Darcy flow,adsorption/desorption and diffusion of multiple component gas and variation of porosity and permeability is involved. The model is solved numerically with finite difference method and validity of the model is verified. In example simulation calculations,improved recovery,evolution of produced gas composition and variation of coal seam properties under injection of CO₂、N₂and 70% N₂+ 30% CO₂ are contrastively analyzed. It indicates that injections of CO₂、N₂and their mixed gas are able to improve coalbed methane recovery significantly by a degree over 28 %. N₂ breaks through rapidly after injected,while CO₂ occurs in production well later. Shrinkage /swell effect plays a dominant role in variation of porosity and permeability after gas injection.Adsorption of CO₂ reduces porosity and permeability,while adsorption of N₂ leads their increase.

Key words: coalbed methane, gas injection, mathematical model, numerical simulation

中图分类号:

吴金涛, 侯健, 陆雪皎, 于波. 注气驱替煤层气数值模拟[J]. 计算物理, 2014, 31(6): 681-689.

WU Jintao, HOU Jian, LU Xuejiao, YU Bo. Numerical Simulation of Coalbed Methane Displacement with Gas Injection[J]. CHINESE JOURNAL OF COMPUTATIONAL PHYSICS, 2014, 31(6): 681-689.

[1]	刘利, 牛胜利, 朱金辉, 左应红, 谢红刚, 商鹏. 临近空间核爆炸碎片云运动的数值模拟[J]. 计算物理, 2022, 39(5): 521-528.
[2]	吴丽媛, 张素英. 自旋相关光晶格中玻色-爱因斯坦凝聚体的基态[J]. 计算物理, 2022, 39(5): 617-623.
[3]	杜旭林, 程林松, 牛烺昱, 陈玉明, 曹仁义, 谢永红. 考虑水力压裂缝和天然裂缝动态闭合的三维离散缝网数值模拟[J]. 计算物理, 2022, 39(4): 453-464.
[4]	孙梦营, 马明, 过海龙, 姚孟君, 徐猛, 张莹. 零重力点热源马兰戈尼FTM数值模拟[J]. 计算物理, 2022, 39(2): 191-200.
[5]	赵腾飞, 张华. 气泡碰撞过程中形变及破碎现象分析[J]. 计算物理, 2022, 39(1): 41-52.
[6]	关富荣, 李成乾, 邓敏艺. 激发介质相对不应态对螺旋波动力学行为的影响[J]. 计算物理, 2021, 38(6): 749-756.
[7]	王俊捷, 寇继生, 蔡建超, 潘益鑫, 钟振. 基于Tolman长度的Lucas-Washburn渗吸模型改进及数值模拟[J]. 计算物理, 2021, 38(5): 521-533.
[8]	杨展康, 牛奕. 温度及围护通风对独头巷道氡浓度分布的影响[J]. 计算物理, 2021, 38(4): 456-464.
[9]	胡少亮, 徐小文, 郑宇腾, 赵振国, 王卫杰, 徐然, 安恒斌, 莫则尧. 系统级封装应用中时谐Maxwell方程大规模计算的求解算法:现状与挑战[J]. 计算物理, 2021, 38(2): 131-145.
[10]	陈皓, 蔡汝铭. 平流层飞艇气动外形优化设计:螺旋桨的影响[J]. 计算物理, 2020, 37(5): 562-570.
[11]	王子墨, 李凌. 超短激光打孔中快速相变的格子玻尔兹曼模拟[J]. 计算物理, 2020, 37(3): 299-306.
[12]	王智, 邹高域, 宫敬, 白剑锋, 翟博文. 一维双流体模型的压力修正算法[J]. 计算物理, 2019, 36(4): 413-420.
[13]	张珑慧, 由长福. 基于有限体积虚拟区域方法的两相流动直接模拟[J]. 计算物理, 2019, 36(3): 291-297.
[14]	徐丞君, 徐胜利. SPH二阶粒子近似光滑函数的充分条件及数值验证[J]. 计算物理, 2019, 36(1): 25-38.
[15]	王烨, 王艺, 胡文婷, 王良璧. POD方法在扁管管翅式换热器研究中的应用[J]. 计算物理, 2018, 35(5): 587-596.