含水合物沉积物孔隙流动特性数值模拟

• 作者: 张吉东 刘晓惠 边培明 吴强 殷振元
• 来源期刊: 中南大学学报（自然科学版）
• 学科: 地球科学
• 关键词: 水合物沉积物 数值模拟 渗透率 孔隙尺度 非均质分布 颗粒粒径
• 年，卷（期）: 2022,（3）
• 页码范围: 855-863
• 页数: 9页
• 分类号: P744
• 语种: 中文
• DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2022.03.008

摘要

以中国南海泥质粉砂型天然气水合物沉积物为研究对象,基于有限单元数值模拟法,采用孔隙尺度模型定量分析了砂质颗粒粒径、水合物饱和度和砂质颗粒空间非均质性对水合物沉积物(HBS)渗透率演化的影响.首先,本文基于CT图像重构了含水合物沉积物均质模型,基于Darcy定律对不同砂质颗粒粒径和水合物饱和度的含水合物沉积物储层渗透率进行了定量分析;其次,构建了含水合物沉积物非均质数值模型,探讨砂质颗粒空间非均质性对渗透率演化的影响;最后,提出一种基于Tokyo模型的修正方法,并与数值模拟结果及实验数据进行拟合及验证.研究结果表明:HBS绝对渗透率与粒径呈正相关,砂质颗粒粒径下降至拐点(D50=62.5μm)后,绝对渗透率急剧下降,粉砂水合物沉积物绝对渗透率是黏土水合物沉积物的962倍(SH=41.1％);而HBS相对渗透率则与饱和度SH呈负相关,水合物饱和度上升至拐点SH=33.9％后,相对渗透率急剧下降.砂质颗粒空间非均质性会显著降低初始渗透率且导致渗透率变化对饱和度更加敏感,并成为影响Tokyo模型中指数N变化的关键要素.