一种基于图像空间矩理论的CO2羽流分布模式评估方法

本发明涉及油气藏co2地质封存，尤其涉及一种基于图像空间矩理论的co2羽流分布模式评估方法。

背景技术：

1、co2地质封存技术是应对气候变化的重要手段之一，近年来取得了显著的进展。该技术通过将捕集的co2注入地下油藏、气藏或咸水层中进行封存，以减少大气中的碳排放。其中，co2地质封存不仅有助于降低温室气体排放，还可以提高油藏和气藏的采收率，延长能源资源的可持续利用期。深部咸水层具有分布广、储量大的优点，是未来大量封存co2的潜在场所。

2、在co2注入及封存过程中，储层渗透率非均质性是最重要、最基本的地质特征之一，它增加了内部流体运移的复杂性，对咸水层内co2羽流的分布有重要影响，同时也会降低咸水层co2封存容量评估的准确性，增加co2突破生产井或开放性断层进而发生泄漏的风险。因此，加强对地下储层非均质性的精细刻画、掌握非均质储层co2封存的羽流运移演化规律具有重要的科学与工程意义。

3、目前，针对咸水层渗透率非均质性对co2地质封存影响的研究大多集中在co2羽流在垂向上的溶解对流规律上，忽略了水平方向上非均质性对co2羽流分布及演化的影响。另外，co2羽流分布模式仅有“弥散型”、 “指进型”和“通道型”，通过大量研究发现，该分类方法不足以完全概括co2羽流的分布运移特征，而且各分布模式的评估缺乏精细的量化标准。

4、因此，针对上述技术问题，亟需对co2分布模式进行更加细致完善的分类，建立考虑水平及纵向上非均质参数影响下的co2羽流分布模式的图版，并选择合适的无量纲参数建立co2羽流分布模式的量化标准。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明公开了一种基于图像空间矩理论的co2羽流分布模式评估方法，本方法通过建立二维非均质咸水层co2封存的地质模型，研究co2羽流的运移规律，计算毛管力非均质系数及co2羽流图像的空间矩，建立co2羽流分布模式的分类图版。基于该图版，可以对任意给定的非均质渗透率场，定量评估co2羽流的分布模式，对co2封存潜力估算、co2注入方案选址及泄露风险评估等提供理论支撑。

2、为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

3、一种基于图像空间矩理论的co2羽流分布模式评估方法，具体步骤如下：

4、s1、 建立二维咸水层封存co2的地质模型，并初始化模型参数；

5、s2、产生不同无因次水平及纵向关联长度的渗透率非均质模型，并计算相应的毛管力非均质系数；

6、s3、设置模型初始条件及生产井、注入井的控制条件；

7、s4、研究co2注入及封存过程中co2羽流的演化规律，计算co2羽流图像的一阶空间矩和二阶空间矩；

8、s5、根据co2羽流形态划分co2分布模式；

9、s6、根据无因次水平关联长度、无因次纵向关联长度、毛管力非均质系数及co2羽流图像的空间矩，建立co2羽流分布模式的分类图版；

10、s7、针对其他任意给定的渗透率非均质模型，计算co2注入及封存过程中羽流图像的空间矩，即可定量评估co2羽流的分布模式。

11、进一步地，步骤s1中，二维咸水层封存co2的地质模型包括渗透性咸水层、非渗透上覆盖层及非渗透下伏层。

12、进一步地，步骤s2中，使用序贯高斯模拟方法生成二维非均质渗透率场，使渗透率的对数lg( k)服从正态分布，并使渗透率的算数平均值保持一致；

13、毛管力非均质系数 v dp为：

14、        （1）

15、式中， k为渗透率， k50和 k84.1分别为累计概率为50%和84.1%时的渗透率值。

16、进一步地，步骤s3中，模型初始条件及生产井、注入井的控制条件，包括：模型尺寸、深度、孔隙度、渗透率、初始压力、注入井co2注入速率及生产井压力。

17、进一步地，步骤s4中，co2羽流图像的一阶空间矩 r i和二阶空间矩s分别为：

18、                    （2）

19、    （3）

20、式中，为co2羽流图像的零阶矩； x为位置； t为时间；为co2所在位置的孔隙度； c( x,t)为co2饱和度； x i、 x j分别为水平方向与纵向的位置坐标， r i( t)、 r j( t)分别为水平方向与纵向的一阶空间矩。

21、进一步地，步骤s5中，co2羽流的分布模式包括弥散型、波及型、指进型和通道型。

22、进一步地，步骤s6中，co2羽流分布模式的分类图版通过co2羽流图像的二阶空间矩和羽流的分布形态确定。

23、本发明的有益效果是，该非均质咸水层co2羽流分布模式的评估方法，可以适应于不同性质储层、不同初始条件下的各种方案，明确了co2羽流在非均质储层中的运移演化规律，可定量评估渗透率非均质储层co2羽流的分布模式，具备操作简单、准确性高的优点。另外，该方法还可以定量评估非均质储层co2羽流的分布模式，对co2封存潜力估算、co2注入方案选址及泄露风险评估等提供理论支撑。

技术特征：

1.一种基于图像空间矩理论的co2羽流分布模式评估方法，其特征在于，具体步骤如下：

2.如权利要求1所述的基于图像空间矩理论的co2羽流分布模式评估方法，其特征在于，步骤s1中，二维咸水层封存co2的地质模型包括渗透性咸水层、非渗透上覆盖层及非渗透下伏层。

3.如权利要求2所述的基于图像空间矩理论的co2羽流分布模式评估方法，其特征在于，

4.如权利要求3所述的基于图像空间矩理论的co2羽流分布模式评估方法，其特征在于，步骤s3中，模型初始条件及生产井、注入井的控制条件，包括：模型尺寸、深度、孔隙度、渗透率、初始压力、注入井co2注入速率及生产井压力。

5.如权利要求4所述的基于图像空间矩理论的co2羽流分布模式评估方法，其特征在于，步骤s4中，co2羽流图像的一阶空间矩ri和二阶空间矩s分别为：

6.如权利要求5所述的基于图像空间矩理论的co2羽流分布模式评估方法，其特征在于，步骤s5中，co2羽流的分布模式包括弥散型、波及型、指进型和通道型。

7.如权利要求6所述的基于图像空间矩理论的co2羽流分布模式评估方法，其特征在于，步骤s6中，co2羽流分布模式的分类图版通过co2羽流图像的二阶空间矩和羽流的分布形态确定。

技术总结本发明公开了一种基于图像空间矩理论的CO<subgt;2</subgt;羽流分布模式评估方法，涉及油气藏CO<subgt;2</subgt;地质封存技术领域，包括：建立二维咸水层封存CO<subgt;2</subgt;的地质模型；产生不同无因次水平及纵向关联长度的渗透率非均质模型，并计算相应的毛管力非均质系数；设置模型初始条件及生产井、注入井的控制条件；研究CO<subgt;2</subgt;注入及封存过程中CO<subgt;2</subgt;羽流的演化规律，计算CO<subgt;2</subgt;羽流图像的一阶空间矩和二阶空间矩；根据CO<subgt;2</subgt;羽流形态划分CO<subgt;2</subgt;分布模式；建立CO<subgt;2</subgt;羽流分布模式的分类图版；定量评估CO<subgt;2</subgt;羽流的分布模式。本发明提出的非均质储层封存CO<subgt;2</subgt;的四种羽流分布模式的分类及评估方法，可以适用不同性质储层、不同初始条件下的各种咸水层封存CO<subgt;2</subgt;方案，可定量评估咸水层封存CO<subgt;2</subgt;羽流的分布模式。技术研发人员：刘树阳,王志强,李航宇,孙文跃,刘峻嵘,徐建春,王晓璞,王彦集受保护的技术使用者：中国石油大学（华东）技术研发日：技术公布日：2024/6/11