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非常规天然气协会/美国石油工程师协会149508在含水砂岩中预测天然气水合物渗透率模型的性能MohanaL.Delli,，卡尔加里大学，阿尔伯塔，加拿大JocelynL.H.Grozic，卡尔加里大学，阿尔伯塔，加拿大2011年版权,美国石油工程师协会本文是为准备在加拿大非常规资源演讲在卡尔加里举行的新闻发布会上,阿尔伯塔,加拿大,2011年11月15-17日。本文选定了CSUG/SPE程序委员会审查后的信息包含在一个抽象的提交作者(作者们)。论文的内容没有被石油工程师协会审查,有待更正的作者(作者们)。材料不一定反映石油工程师学会的任何地位,其官员,或成员，电子复制、分发或储存的任何部分本文没有石油工程师的书面同意,社会都是被禁止的。许可复制打印被限制为一个抽象的不超过300个单词,插图不得复制，摘要必须包含明显的SPE著作权的认定摘要影响水合物地层形成主要因素是气体分解多孔介质的渗透率变化的气体化合物。在缺乏可靠的实验数据情况下,提出了理论和实证模型建立天然气水合物饱和度和渗透率之间的关系,一个特定的有效性渗透率模型在拟合测量数据在很大程度上是通过图形化的定性分析完成的。相反,这篇文章介绍了定量衡量工作表现的评估一个特定的模型在预测的有效性测量渗透率。其次,一种新的混合模型基于孔隙充填和谷物涂料的加权组合模型建议。渗透率测量实验室和野外数据被用来评估的预测性能不同渗透率模型和提出的混合模型。介绍天然气水合物作为替代油气资源提供了巨大的潜力。天然气水合物自然产生在地质冻土地区和海底环境等在外大陆边缘(Collett1995)。更重要的是,估计天然气水合物的数量储层将会很容易地超过常规天然气的已知体积储备。另一方面,耗尽天然气储层获得相当大的利益，作为潜在的二氧化碳(CO2)封存(白色诸如此类的物体2005年)。此外,耗尽天然气储层提供了巨大的潜力，同时在复苏增强煤层气通过络合物和碳封存水合物形成(白色等2005)。存储在络化合物的二氧化碳水合物形成极大的吸引力是二氧化碳水合物含有144m3/m3的水提供相比于气态形式12倍或更多的存储含量，（肖2003）。天然气水合物的形成习惯在孔隙空间大大影响多孔介质的渗透率气体或流动水。例如,含天然气水合物沉积物的渗透率(丙种羟基丁酸盐)部分饱和与水合物视情况而定明显在哪里和如何水合物孔隙空间的形式。几项研究已经得出结论,水合物分解和天然气产量严重地影响渗透率的水合物(洪2003)。而温和的天然气水合物的分解预计渗透率较低,相当大的分离发生在水合物区2010年一些渗透率(Kumar)。然而,渗透率的变化分解天然气水合物的存在不是很好理解(Kumar2005)。此外,测量渗透率的丙种羟基丁酸盐，由于瞬态是特别困难的天然气水合物的性质(李2008)。在缺乏可靠的实验数据,各种理论和实证模型提出描述孔隙尺度之间的交互的本质天然气水合物和丙种羟基丁酸盐(李和Collett2001年,jonkleinbergetal.2003年)。报告的理论模型预测渗透率变化假设一个特定的水合物形成习惯(jonkleinbergetal.2003年)。然而,这些理论模型显示大预测渗透率的变化一个给定的水合物饱和度由于不同水合物生长习性的假设。最近的研究涉及声学和地震资料,了解孔隙空间增长水合物,在的通常情况下(Bergeetal.,1999;Helgerud,2001;李和Collett,2001)（Bergeetal.1999)观察到的声波速度指示胶结作用合成R-11水合物的水合物饱和度在35%以上。Lee&Collett(2001)测量压缩和横波速度获得Mallik2l-38天然气水合物的研究。作者观察到,弹性性能主要受孔隙填充比谷物涂层的行为（Tohidietal2001)调查了水合物形成使用四氢呋喃,甲烷气体,二氧化碳微模型这代表了多孔介质。(jonkleinbergetal.2003)采用核磁共振(NMR)测量量化孔隙大小控制水合物形成。NMR-评估贝雷砂岩的渗透性,气体饱和的3%和水合物饱和度25%,也同意水合物孔隙充填行为的增长(jonkleinbergetal.2003)。最近,(Kumaretal.2010)进行了一系列的渗透率测量在不同的二氧化碳水合物饱和度使用玻璃珠作为多孔介质。Ordonez和Grozic(2009)R-11合成水合物和使用测量了渥太华砂的渗透系数在不同水合物饱和度。(Kumaretal.2010),Ordonez和Grozic(2009)报道粮食涂层行为分别水合物饱和度低于35岁和45%。孔隙充填行为观察水合物饱和度高。(梁etal.2011)测量多孔的渗透性媒体中甲烷水合物的存在各种水合物饱和度和得出类似的结论。在预测渗透率模型的有效性实验数据使用图形主要是定性的分析。另外,定量比较可以提供一个更好的方法来评估一个特定模型的适用性拟合实测渗透率。摘要说定量衡量工作表现的方法称为归一化的意思是平方误差评估的有效性(NMSE)渗透率模型拟合实测渗透率。其次,众所周知,填充孔隙和颗粒涂层主要影响多孔介质的渗透率根据天然气水合物饱和度的大小。因此,本文考察是否预测性能可以提高通过结合孔隙填充和颗粒涂层模型。一个新的使用加权混合建模方法结合孔隙填充和谷物涂层模型提出了解决相同的问题。几个渗透率数据实验室和实地测量被用来演示NMSE的有效性。此外,改进的预测混合模型的性能比其他模型使用实验室和现场演示了渗透率测量更有效。渗透率理论模型多孔介质的渗透率在很大程度上是受多孔介质中天然气水合物形成的习惯。根据位置和孔隙空间中的水合物形式如何影响渗透率的部分饱和天然气水合物。Klienbergetal。(2003)讨论了几种渗透率模型用于估算天然气水合物浓度测量渗透率的丙种羟基丁酸盐。不同的渗透率模型,描述孔隙尺度下面总结了水合物在多孔介质的相互作用。平行毛细管模型平行毛细管模型是最简单的模型,叙述了基于孔隙几何形状的孔隙度渗透率。让含油饱和度Sh和天然气水合物的浓度在丙种羟基丁酸盐的初始孔隙度。最简单的模型可以被描述为一个一束组成的多孔介质直,平行圆柱毛细血管线性内半径。因此,在这个模型中,多孔介质的渗透率在缺乏天然气水合物是由,208ak,(1)因此,相对渗透率(Krw)可以确定比例的渗透率模型对于简单渗透率的模型。也就是说,(2)平行毛细管模型进一步分为两种类型其取决于水合物形成的固定习惯。如果水合物一致带上围堵、相对渗透率是由,(3)如果水合物避免颗粒表面和优先占据毛细管的中心,相对渗透率由,(4)虽然平行毛细管模型近似连续流路径平行圆柱毛细血管,孔隙空间通常不规则还有比直线毛细管更长的时间假设定义了压力梯度(Klienberg等人,2003年)。KOZENY粒度模型Kozeny家族的渗透方程可以用于确定Kozeny粒包相对渗透率作为，(5)在A0是天然气水合物缺席的孔隙空间的内部表面积和A（Sh）是内部的孔隙表面积Sh气体水合物浓度的空间。n是阿奇饱和度指数，对模型的依赖天然气水合物存在的与润湿性多孔介质有关。通常假定饱和度指数1.5至2,5。Kozeny粒度模型可以进一步分为纳米晶涂层或孔隙充填。当水合物带上颗粒时，它可以可以近似地用使用圆柱孔模型。因此，获得相对渗透率可以作为，(6)斯潘(2001)定义n为1.5从0Sh0.8,当Sh0.8任何水合物饱和度的增加会对渗透率降低的有最小的影响。另一方面，Kozeny填充孔隙模型假定水合物形成孔隙中心。例如，孔隙表面积随水合物生长在圆柱模型孔的中心。因此，提出相对渗透率由(7)在等式7中，饱和度指数相关，水合物饱和度由0.70.3HnS(Spangenberg2001)油藏模拟模型油藏数值模拟器还试图预测温度和压力对水合物的形成的影响GHBS。索耶等人（2000年）比较其中的几个水库模拟器模型的东京大学和劳伦斯在这里提出了伯克利国家实验室(LBNL)模型。增田等人（1997年）通过推广中公式3定义的平行毛细管模型开发的东京大学模型.那就是，(8)公式(8)，饱和指数，应在毛孔进入所选理由以水合物的优先积累为先。增田等人在他们的工作（2002年）使用N=10，15。更多最近的分析指出，使用二氧化碳水合物饱和度指数大约为3（Kumaretal.，2010年）。Moridis等人（1998年）提出了劳伦斯伯克利国家实验室模型为预测EOSHYDR/TOUGH2油藏模拟器中的渗透率。劳伦斯伯克利国家实验室模型基于vanGenuchten（1980年）和帕克等人（1987年）。劳伦斯伯克利国家实验室模型的相对渗透率可以表示为，(9)而在。Sr是不可减少的含水饱和度，也就是（1-Sh）.对于砂岩，Sr=0.1和指数m=0.46通常被使用(Parkeretal.1987).渗透率预测性能可以通过比较实际渗透率确定对测量数据的渗透率模型的适用性从模型的预测值的测量。为此，合适的渗透率模型很大程度上已通过图形分析，只提供了定性的观测数据和预测措施进行渗透率。因此，有很高的期望量化评估特定模型的预测性能。A这里介绍了定量措施评价渗透率模型的预测性能。归一化均方误差（叠加）信道传输是预测大小定量估计的观测值和值之间差异。信道传输强调散落在整个数据集，并给出了由，（10）在公式(10)中，按分母中产品规范化确保信道传输不会偏向渗透率模型的在预测或下预测。信道传输的较小值是一个更好预测与关联性能的模型。混合建模最近研究表明纳米晶涂层和填充孔隙生长习性的适宜性。例如，Klienberg等人（2003年）指出填充孔隙模型在更好的协议，与伯里亚砂岩的实测数据。另一方面皆川米子等人（2008年）观察含泥沙的甲烷水合物的东京大学模型的适用性。皆川米子等人（2009年）观察饱和度指数变化之间2.9和9.8根据用于增长的方法含沉积物样品的水合物。Tohidi等人（2002年）和克伦内尔等人（1999年）注意到渗透率模型切换从那粒涂层孔隙充填在水合物饱和度的40%及以上。库马尔等人（2010年）和奥多涅斯和Grozic（2009年）报告了类似的结果虽然在不同的气体水合物饱和度35和45%的区别。它是知名填充孔隙和纳米晶涂层很大程度上影响取决于多孔介质的渗透性天然气水合物饱和度的大小。因此，本文研究了是否可以通过更好的预测结合个人预测渗透率从这些模型。一种混合建模方法，其中相对采用这两种纳米晶涂层进行加权的组合预测渗透率和填充孔隙模型的相对渗透率的混合建模可以表示为，（11）PFgcRWrwakBk和从Kozeny填充孔隙式(6)给出纳米晶涂层获得相对渗透率和公式(7)，a,B是相应的加权系数。请注意混合建模方法的便利性从纳米晶涂层顺利过渡到使用增加天然气水合物饱和度孔隙填充。因此，混合建模是预计一贯在整个范围内的天然气水合物饱和度和改进预测渗透率变化的模式。权重参数a,B与天然气水合物饱和度以及有关(12)N和M是指数控制着a,B的进步伴随着气水化合物的饱和度，请注意到不同的指数允许下的为了潜在的渗透率模型去权重相互独立的条件。然而，混合模型可以被简化成N=M，图片一显示了权重参数的进步作为一个关于气水化合物饱和度作用的N=M如图1所示为N=1，我们看到那a.b线性对天然气水合物饱和度。在图1中，我们看到填充孔隙模型是更多比晶涂层模型在较高的天然气水合物饱和（即更多的重量）反之亦然。有趣的是，指数N和M可以表明在多孔介质中天然气水合物生长习性。它预期N和Mܯ，可以有不同或类似基于水合物形成习惯。在本文，N和M的价值被确定为大量文献报道的渗透率数据。应该强调在这里，信道传输衡量标准用来选择最优值的N和M，混合模型的疗效取决于底层的渗透率模型。此外，混合模型是不限于纳米晶涂层和填充孔隙模型和能其他渗透率模型用于其渗透率预测。结果与讨论渗透率数据大量的渗透率测量从实验室实验和现场数据，用于评估预测理论模型和混合模型的性能。为了应用渗透率模型、相对渗透率，初步确定从测得的渗透率值。图2显示相对渗透的率多孔介质在天然气水合物在不同饱和度。蓝色的圆圈表示