【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于石油工程，具体涉及一种耦合分子动力学的多因素协同页岩气表观渗透率预测方法及相关装置。
技术介绍
1、在页岩气储层的表观渗透率研究中，现有技术主要面临以下几个技术难题：1、孔隙结构复杂性：页岩气储层的孔隙结构复杂且非均质性强，这使得传统模型难以准确捕捉渗透率的压力敏感性。现有模型未能充分描述表观渗透率与压力之间的非线性关系，而这种压力敏感效应对于预测储层特性极为关键。2、温度影响的考虑不足：尽管langmuir方程被用来描述气体的吸附过程，但其对温度变化的适应性不足，导致在实际应用中对吸附/解吸过程的预测存在较大偏差。3、微观动态的缺乏：现有技术未能充分结合微观的表征和宏观计算。通过分子动力学方法，能够详细研究气体分子在纳米孔隙中的运动轨迹和碰撞频率，从而获得关键的特征参数。将这些微观表征结果与宏观计算相结合，可以更全面地考虑压力敏感效应、温度变化，以及气体分子在纳米孔隙中的运动特性，构建更精确的渗透率预测模型。
2、为了更精确地预测页岩气储层的表观渗透率，迫切需要开发一种新型模型，以结合微观的表征和宏观计算，进而更精确的预测渗透率。
技术实现思路
1、为解决现有技术中存在的问题，本专利技术的目的在于提供耦合分子动力学的多因素协同页岩气表观渗透率预测方法及相关装置，本专利技术通过分子动力学方法，能够详细研究气体分子在纳米孔隙中的运动轨迹和碰撞频率，从而获得关键的特征参数。将这些微观表征结果与宏观计算相结合，可以更全面地考虑压力敏感效应、温度变化，以及气体分子
2、为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、耦合分子动力学的多因素协同页岩气表观渗透率预测方法，包括：
4、获取初始参数：所述初始参数包括初始状态下孔隙半径、页岩基质的应力敏感系数、页岩基质受到的有效应力、气相中吸附分子的分压、气体分子直径和气体分子平均自由程；
5、利用初始状态下孔隙半径、页岩基质的应力敏感系数和页岩基质受到的有效应力，计算得到在应力作用下的有效孔隙半径；
6、利用初始状态下孔隙半径和页岩基质受到的有效应力计算在应力作用下的有效孔隙半径；
7、利用在应力作用下的有效孔隙半径和初始状态下孔隙半径计算压力敏感效应导致的孔隙半径改变量；
8、利用langmuir方程、arrhenius方程、气相中吸附分子的分压计算气体覆盖度；
9、利用气体分子直径和气体覆盖度计算吸附气体分子所占的等效孔半径；
10、利用吸附气体分子所占的等效孔半径和初始状态下孔隙半径计算考虑温度影响的孔隙半径变化量；
11、利用初始状态下孔隙半径、孔隙半径改变量和孔隙半径变化量计算考虑了压力敏感效应、温度对于页岩气吸附过程影响的等效孔隙半径；
12、利用等效孔隙半径和气体分子平均自由程计算考虑了压力敏感效应、温度对页岩气吸附过程的影响以及气体分子在纳米孔隙中的运动的克努森数；
13、利用等效孔隙半径、初始状态下孔隙半径、克努森数和页岩基质的初始渗透率，计算考虑了压力敏感效应、温度对页岩气吸附过程的影响以及气体分子在纳米孔隙中的运动特性的表观渗透率。
14、优选的，在应力作用下的有效孔隙半径计算公式如下：
15、
16、其中，为初始状态下孔隙半径，单位为；为页岩基质的应力敏感系数，单位为；为页岩基质受到的有效应力，单位为；
17、压力敏感效应导致的孔隙半径改变量的计算公式如下：
18、
19、其中，为在应力作用下的有效孔隙半径，单位为。
20、优选的，气体覆盖度的计算公式如下：
21、
22、其中，为气体覆盖度，取%；a为指前因子；为实验活化能，单位为；为温度，单位为；为摩尔气体常数，单位为；为气相中吸附分子的分压；为修正参数，其中，为玻尔兹曼常数，为普朗克常数。
23、等效孔半径的计算公式如下：
24、
25、其中，为气体分子直径，单位为；为气体覆盖度，取%；
26、考虑温度影响的孔隙半径变化量的计算公式如下：
27、
28、其中，为初始状态下孔隙半径，单位为；为吸附气体分子所占的等效孔半径，单位为。
29、优选的，考虑了压力敏感效应、温度对于页岩气吸附过程影响的等效孔隙半径的计算公式如下：
30、
31、其中，为初始状态下孔隙半径，单位为：为压力敏感效应导致的孔隙半径变化量，单位为；为考虑温度影响的孔隙半径变化量，单位为。
32、优选的，采用分子动力学方法研究气体分子在纳米孔隙中的微观行为，通过牛顿第二定律和lennard-jone势能函数描述分子间及分子与管壁之间的相互作用力，计算气体分子平均自由程和考虑了压力敏感效应、温度对页岩气吸附过程的影响以及气体分子在纳米孔隙中的运动的克努森数。
33、优选的，考虑了压力敏感效应、温度对页岩气吸附过程的影响以及气体分子在纳米孔隙中的运动的克努森数的计算公式如下：
34、
35、其中，为气体分子平均自由程，单位为；为考虑了压力敏感效应、温度对于页岩气吸附过程影响的等效孔隙半径，单位为。
36、优选的，考虑了压力敏感效应、温度对页岩气吸附过程的影响以及气体分子在纳米孔隙中的运动特性的表观渗透率的计算公式如下：
37、
38、其中，为考虑了压力敏感效应、温度对于页岩气吸附过程影响的等效孔隙半径，单位为；为初始状态下孔隙半径，单位为；为考虑了压力敏感效应、温度对页岩气吸附过程的影响以及气体分子在纳米孔隙中的运动的克努森数；为页岩基质的初始渗透率，单位为。
39、本专利技术还提供了耦合分子动力学的多因素协同页岩气表观渗透率预测系统，用于实现上述预测方法，系统包括：
40、参数获取单元：用于获取初始参数：所述初始参数包括初始状态下孔隙半径、页岩基质的应力敏感系数、页岩基质受到的有效应力、气相中吸附分子的分压、气体分子直径和气体分子平均自由程；
41、第一计算单元：用于利用初始状态下孔隙半径、页岩基质的应力敏感系数和页岩基质受到的有效应力，计算得到在应力作用下的有效孔隙半径；
42、第二计算单元：用于利用在应力作用下的有效孔隙半径和初始状态下孔隙半径计算压力敏感效应导致的孔隙半径改变量；
43、第三计算单元：用于利用langmuir方程、arrhenius方程、气相中吸附分子的分压计算气体覆盖度；
44、第四计算单元：用于利用气体分子直径和气体覆盖度计算吸附气体分子所占的等效孔半径；
45、第五计算单元：用于利用吸附气体分子所占的等效孔半径和初始状态下孔隙半径计算考虑温度影响的孔隙半径变化量；
46、第六计算单元：用于利用初始状态下孔隙半径、孔本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.耦合分子动力学的多因素协同页岩气表观渗透率预测方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的耦合分子动力学的多因素协同页岩气表观渗透率预测方法，其特征在于，在应力作用下的有效孔隙半径计算公式如下：
3.根据权利要求1所述的耦合分子动力学的多因素协同页岩气表观渗透率预测方法，其特征在于，气体覆盖度的计算公式如下：
4.根据权利要求1所述的耦合分子动力学的多因素协同页岩气表观渗透率预测方法，其特征在于，考虑了压力敏感效应、温度对于页岩气吸附过程影响的等效孔隙半径的计算公式如下：
5.根据权利要求1所述的耦合分子动力学的多因素协同页岩气表观渗透率预测方法，其特征在于，采用分子动力学方法研究气体分子在纳米孔隙中的微观行为，通过牛顿第二定律和Lennard-Jone势能函数描述分子间及分子与管壁之间的相互作用力，计算气体分子平均自由程和考虑了压力敏感效应、温度对页岩气吸附过程的影响以及气体分子在纳米孔隙中的运动的克努森数。
6.根据权利要求1所述的耦合分子动力学的多因素协同页岩气表观渗透率预测方法，其特征在于，考虑了压力敏
7.根据权利要求1所述的耦合分子动力学的多因素协同页岩气表观渗透率预测方法，其特征在于，考虑了压力敏感效应、温度对页岩气吸附过程的影响以及气体分子在纳米孔隙中的运动特性的表观渗透率的计算公式如下：
8.耦合分子动力学的多因素协同页岩气表观渗透率预测系统，其特征在于，包括：
9.一种电子设备，其特征在于，包括：
10.一种存储介质，其特征在于，其上存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任意一项所述的耦合分子动力学的多因素协同页岩气表观渗透率预测方法。
...【技术特征摘要】
1.耦合分子动力学的多因素协同页岩气表观渗透率预测方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的耦合分子动力学的多因素协同页岩气表观渗透率预测方法，其特征在于，在应力作用下的有效孔隙半径计算公式如下：
3.根据权利要求1所述的耦合分子动力学的多因素协同页岩气表观渗透率预测方法，其特征在于，气体覆盖度的计算公式如下：
4.根据权利要求1所述的耦合分子动力学的多因素协同页岩气表观渗透率预测方法，其特征在于，考虑了压力敏感效应、温度对于页岩气吸附过程影响的等效孔隙半径的计算公式如下：
5.根据权利要求1所述的耦合分子动力学的多因素协同页岩气表观渗透率预测方法，其特征在于，采用分子动力学方法研究气体分子在纳米孔隙中的微观行为，通过牛顿第二定律和lennard-jone势能函数描述分子间及分子与管壁之间的相互作用力，计算气体分子平均自由程和考虑了压力敏感效应...
【专利技术属性】
技术研发人员：湛杰，曹鑫，贾军，林加恩，张真子豪，马先林，成佳详，李亦可，
申请(专利权)人：西安石油大学，
类型：发明
国别省市：
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