一种多诱因动态纳米孔协同变形规律确定方法及系统

1.本发明涉及非常规油气勘探开发技术领域，特别是一种多诱因动态纳米孔协同变形规律确定方法及系统。


背景技术：

2.在常规油气资源开发难度逐渐加大的背景下，随着页岩油资源的勘探开发技术逐步成熟，页岩油的规模化开发受到国内外的广泛关注。但由于页岩油藏特殊的赋存形式，普遍认为页岩储层中页岩油的赋存形态主要以吸附态或游离态为主，同时存在少量的溶解态(或互溶态)。因此在开发过程中存在着可动用程度低的问题。而页岩油藏co2吞吐不仅可以提高页岩油采收率，同时能够实现对于co2的有效封存，达到控制co2排放量的目的。
3.然而，利用co2吞吐开发页岩油藏过程中，由于流体的注入和产出，页岩储层中的孔隙压力场(以下简称孔压场)会发生变化，进而引起吸附特性与孔喉结构的改变；且孔压场、吸附特性及纳米孔喉变形场(以下简称变形场)之间存在着复杂的耦合及协同作用。因此，孔压场、吸附特性及变形场之间的关系较为复杂：吸附特性的变化是孔压场与变形场协同作用的结果；变形场则是孔压场与吸附特性协同作用所造成的，而变形场与吸附特性之间又存在着耦合效应。


技术实现要素：

4.本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本技术的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
5.鉴于上述和/或现有的页岩油开发过程中由于流体的流入和产出导致孔隙压力发生改变，从而影响页岩的孔隙变形特征和吸附特性这一存在的问题，提出了本发明。
6.因此，本发明所要解决的问题在于如何确定孔隙在多因素作用下的变形规律。
7.为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
8.第一方面，本发明实施例提供了一种多诱因动态纳米孔协同变形规律确定方法，其包括，计算不同条件下页岩储层应力诱因变形量；构建页岩储层与吸附分子相对应的模型；通过定量模型计算得到相对应的吸附诱因变形量，并结合迭代算法，趋近真实变形量；结合页岩储层应力诱因变形量和吸附诱因变形量，综合计算多诱因协同作用下页岩储层变形量，确定多诱因动态纳米孔协同变形规律。
9.作为本发明所述多诱因动态纳米孔协同变形规律确定方法的一种优选方案，其中：计算不同条件下页岩储层应力诱因变形量，具体公式如下：
[0010][0011]
其中，为作用于孔隙的平均法向应力，v
φ-r
为一定压力下的孔隙体积，α为biot
系数，k为体积模量，φ为孔隙率，pi为原始地层压力，p为当前地层压力，l
t
为是弯曲孔隙的长度，τ为迂曲度，l0为直线孔隙长度，ri为初始压力条件下的孔隙半径。
[0012]
其中，孔体积变化量，具体公式如下：
[0013]
δv
φ
＝v
φ-0
(1-φ)(ε
t-ε
φ
)
[0014]
其中，φ为孔隙率，δv
φ
为孔隙体积的变化，v
φ-0
为表面压力条件下的孔隙体积，ε
t
为多孔介质体积变形比，ε
φ
为孔隙体积变形比。
[0015]
作为本发明所述多诱因动态纳米孔协同变形规律确定方法的一种优选方案，其中：构建页岩储层与吸附分子相对应的模型包括以下步骤：构建石墨烯片层来表征页岩储层有机质模型；确定模拟参数；计算模拟对应的吸附量；进行多组模拟实验，取平均值。
[0016]
作为本发明所述多诱因动态纳米孔协同变形规律确定方法的一种优选方案，其中：通过定量模型计算得到相对应的吸附诱因变形量，并结合迭代算法，趋近真实变形量包括以下步骤：计算综合流固耦合系数；设定初始条件，基于分子模拟法，计算吸附诱因变形量。
[0017]
作为本发明所述多诱因动态纳米孔协同变形规律确定方法的一种优选方案，其中：综合流固耦合系数的具体公式如下：
[0018][0019]
其中，c
mix
是加权得到的综合流固耦合系数，k是项数，c
x
是单组分的流固耦合系数，n为不同压力下体系内混合物总吸附量，n
x
为不同压力下体系内单组分吸附量。
[0020]
吸附诱因变形量的具体公式如下：
[0021][0022]
其中，c
mix
是加权得到的综合流固耦合系数，v
ε
是体积应变，c
mix
是综合流固耦合系数，k是体积模量，n是模型在零应变下的绝对吸附量，f是流体逸度，t是温度，r是普适常数，f1为区间逸度下限，f2为区间逸度上限。
[0023]
作为本发明所述多诱因动态纳米孔协同变形规律确定方法的一种优选方案，其中：多诱因协同作用下页岩储层变形量的具体公式如下：
[0024][0025]
其中，为作用于孔隙的平均法向应力，α是biot系数，k是体积模量，φ为孔隙率，pi为原始地层压力，p为当前地层压力，c
mix
是加权得到的综合流固耦合系数，f是流体逸度，t是温度，r是普适常数，f1为区间逸度下限，f2为区间逸度上限。
[0026]
作为本发明所述多诱因动态纳米孔协同变形规律确定方法的一种优选方案，其中：所述计算吸附诱因变形量包括以下步骤：计算吸附诱因变形量还包括以下步骤：页岩储层吸附诱因变形量为δr1，模拟得到的吸附诱因变形量为δr2；若δr1和δr2之间的差异在误差范围内，则δr2为吸附或解吸诱因变形量中的一种；若δr1和δr2之间的差异不在误差范围内，则用δr2替换δr1；重复上述步骤，直至迭代结束。
[0027]
第二方面，本发明实施例提供了一种多诱因动态纳米孔协同变形规律确定方法系
统，其包括：应力计算模块，用于计算不同条件下页岩储层应力诱因变形量；分子模拟模块，用于构建页岩储层与吸附分子相对应的模型；吸附计算模块，用于通过定量模型计算得到相对应的吸附诱因变形量，并结合迭代算法，使其逐渐趋近于真实变形量；综合计算模块，用于结合页岩储层应力诱因变形量以及吸附诱因变形量，得到多诱因协同作用下页岩储层变形量，从而确定多诱因动态纳米孔协同变形规律。
[0028][0029]
第三方面，本发明实施例提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其中：所述处理器执行所述计算机程序时实现上述方法的任一步骤。
[0030]
第四方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，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上述方法的任一步骤。
[0031]
本发明有益效果为：本发明通过分子模拟手段结合公式推导，明确页岩储层中纳米孔隙动态变化特征，首先根据公式推导出对应的应力诱因变形量，并根据分子模拟所得到的吸附量计算得出对应的吸附诱导变形量，根据两种不同的变形量，确定多因素耦合条件下的页岩孔隙变形数学模型，从而得到多因素耦合条件下的页岩纳米孔隙变形量，对确定页岩储层孔隙在开发过程中的孔隙变形特征，从而确定多因素耦合条件下页岩的吸附特性有着关键作用。
附图说明
[0032]
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
[0033]
图1为实施例1多诱因动态纳米孔协同变形规律确定方法的流程图。
[0034]
图2为实施例1多诱因动态纳米孔协同变形规律确定方法的应力诱导变形示意图。
[0035]
图3为实施例2多诱因动态纳米孔协同变形规律确定方法的石墨烯模型。
[0036]
图4为实施例2多诱因动态纳米孔协同变形规律确定方法的吸附质分子模型。
[0037]
图5为实施例2多诱因动态纳米孔协同变形规律确定方法的协同应变下的变形贡献图。
具体实施方式
[0038]
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明，显然所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明的保护的范围。
[0039]
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
[0040]
其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指
同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
[0041]
本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
[0042]
同时在本发明的描述中，需要说明的是，术语中的“上、下、内和外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一、第二或第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0043]
本发明中除非另有明确的规定和限定，术语“安装、相连、连接”应做广义理解，例如：可以是固定连接、可拆卸连接或一体式连接；同样可以是机械连接、电连接或直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，也可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0044]
实施例1
[0045]
参照图1～图2，为本发明第一个实施例，该实施例提供了一种多诱因动态纳米孔协同变形规律确定方法及系统，包括：
[0046]
s1：计算不同条件下页岩储层应力诱因变形量。
[0047]
首先，计算孔体积变化量，具体公式如下：
[0048]
δv
φ
＝v
φ-0
(1-φ)(ε
t-ε
φ
)
[0049]
其中，φ为孔隙率，δv
φ
为孔隙体积的变化，v
φ-0
为表面压力条件下的孔隙体积，ε
t
为多孔介质体积变形比，ε
φ
为孔隙体积变形比。
[0050]
优选的，其中作用于孔隙的平均法向应力，具体公式如下：
[0051][0052]
其中，φ为孔隙率，为作用在含孔岩石上的平均法向应力，ks为固体骨架的体积模量，εs为固体骨架变形率，δpf是流体压力的变化。
[0053]
优选的，其中多孔介质体积变形比，具体公式如下：
[0054][0055]
其中，α为biot系数，k为体积模量，ε
t
为多孔介质体积变形比，为作用于孔隙的平均法向应力，δpf是流体压力的变化，ks为固体骨架的体积模量。
[0056]
进一步的，一定压力下的孔隙体积，具体公式如下：
[0057][0058]
其中，α为biot系数，k为体积模量，φ为孔隙率，δv
φ
为孔隙体积的变化，v
φ-0
为表面压力条件下的孔隙体积，为作用于孔隙的平均法向应力，δpf是流体压力的变化，ks为固体骨架的体积模量。
[0059]
进一步的，由于孔隙形态的复杂性，使得液体在孔隙内的运动并非直线，而是曲
线，因此引入迂曲度这一概念来反应孔隙的曲折程度，迂曲度具体公式如下：
[0060][0061]
其中，lo为直线孔隙长度，l
t
为弯曲孔隙的长度。
[0062]
因此可得，应力诱因变形量，具体公式如下：
[0063][0064]
其中，为作用于孔隙的平均法向应力，v
φ-r
为一定压力下的孔隙体积，α为biot系数，k为体积模量，φ为孔隙率，pi为原始地层压力，p为当前地层压力，l
t
为是弯曲孔隙的长度，τ为迂曲度，l0为直线孔隙长度，ri为初始压力条件下的孔隙半径。
[0065]
需要注意的是，改变biot参数后，得到的孔径随着压力的变形量如图2所示。
[0066]
s2：构建页岩储层与吸附分子相对应的模型。
[0067]
具体的，包括以下步骤：
[0068]
s2.1：在materials studio中，吸附模块的输入参数为逸度而非压力。因此，为了获得需要的参数，需要在模拟前，将实际压力按照对应的条件(包括温度、压力、组分比例等)转化为逸度值。
[0069]
进一步的，需要先计算对应温度/压力下的混合物中每个组分对应的逸度，包括单组分逸度和混合物逸度。
[0070]
具体的，单组分逸度计算公式如下：
[0071][0072]
其中，f为单组分逸度，p为临界压力，v为体积，r为气体常数，8.3143j/(mol
·
k),t为温度，p为压力。
[0073]
具体的，混合物逸度计算公式如下：
[0074][0075]
其中，是混合物中组分i的逸度，yi是混合物组分i的摩尔分数，f为混合物逸度，n为组分数量。
[0076]
s2.2：构建石墨烯片层来表征页岩储层有机质模型。
[0077]
具体的，从material studio软件数据库中导入石墨烯单晶胞结构，通过super cell模块建立晶格参数为α＝90
°
，β＝90
°
，γ＝120
°
的超胞模型(20a0×
10b0×
1c0)，通过cleave surface获得石墨烯单片，再通过build layers构建vacuum为的初始石墨烯狭缝模型用于模拟，真空层的宽度即为孔径的大小，初始孔径为并构建吸附质分子所对应的模型，如二氧化碳，甲烷，正己烷，正十二烷模型，在visualizer模块中，构建出co2、ch4、c6h14和c12h26的分子模型，之后利用forcite模块中
的smart方法，对该模型展开了结构优化，最终获得了稳定构型，这个过程是在compass力场下进行的。
[0078]
s2.3确定模拟参数。
[0079]
具体的，模拟采用materials studio中的sorption模块，参数设置为：选取巨正则蒙特卡罗的metropolis方法，采用fixed pressure任务，设定固定压力，选取compass力场进行模拟，体系压力为0mpa～30mpa，压力点分别为0.1mpa、5mpa、10mpa、15mpa、20mpa、25mpa、30mpa，温度为333k-433k，模型孔径为组分摩尔比例为(3:1:1:1/3:1:1:1)生产步和平衡步均为2
×
106，分子间的范德华作用采用atom求和方法，静电作用采用ewald求和方法，截断半径为研究的模型系统为周期性边界。
[0080]
s2.4计算模拟对应的吸附量。
[0081]
优选的，通过设置多组不同温度、不同孔径、不同组分摩尔比例的模拟，根据所得到的数据，计算得出每组模拟对应的吸附量。
[0082]
需要注意的是，这里的数据指的也是吸附量，单位是average molecules/cell，也就是当前晶胞下吸附质的个数，而实验中得到的数据单位一般为mmol/g或mg/g，因此需要对模拟得到吸附量进行换算，且每一组都要进行多次模拟而非进行一次。
[0083]
s2.5进行多组模拟实验，取平均值。
[0084]
具体的，在步骤s2.3的基础上，进行多组步骤s2.4的模拟实验，取平均值，以保证模拟的准确性。
[0085]
s3：通过定量模型计算得到相对应的吸附诱因变形量，并结合迭代算法，得到真实变形量。
[0086]
进一步的，包括以下步骤：
[0087]
s3.1计算综合流固耦合系数。
[0088]
优选的，综合流固耦合系数，具体公式如下：
[0089][0090]
其中，c
mix
是加权得到的综合流固耦合系数，k是项数，c
x
是单组分的流固耦合系数，n为不同压力下体系内混合物总吸附量，n
x
为不同压力下体系内单组分吸附量。
[0091]
具体的，c
mix
为一种加权流固耦合系数，可以根据组分的不同比例确定不同条件下的c，其中c是每一种组分对应的流固耦合系数是固定值，例如的c，其中c是每一种组分对应的流固耦合系数是固定值，例如代表的是不同组分的c。
[0092]
需要注意的是，在本实例中，以及以及
[0093]
s3.2设定初始条件，基于分子模拟法，计算吸附诱因变形量。
[0094]
具体的，设定初始条件，假设该压力及孔径条件下由于吸附/解吸效应所引起的页岩孔隙变形量为δr1，基于该假设变形孔径，构建所研究压力对应的孔隙模型，基于分子模拟法，模拟并分析多组分烷烃体系在下一压力条件下页岩纳米孔隙中的吸附/解吸规律，获取吸附相分子构成、吸附量、吸附热、吸附层厚度及密度等定量指标，基于吸附分子模拟结
果，计算此时吸附诱因变形量，记为δr2。
[0095]
进一步的，对比δr1与δr2，具体包括以下内容：
[0096]
若二者之间的差异在误差范围内，则δr2即为吸附/解吸诱因变形量；
[0097]
若二者之间的差异不在误差范围内，则用δr2替换δr1；
[0098]
重复上述步骤，直至迭代结束。
[0099]
需要注意的是，迭代结束，得到的是一个趋向真实吸附诱因变形量的数值，迭代次数根据每一次的迭代结果确定，比如第一次迭代结果是10％，将该变形量代入原始孔径可以得到新的孔径，用新的孔径模拟，得到迭代结果为2％，多次迭代就能得到较为准确的数据。
[0100]
优选的，计算吸附诱因变形量，具体公式如下：
[0101][0102]
其中，v
ε
是体积应变，c
mix
是综合流固耦合系数，k是体积模量，n是模型在零应变下的绝对吸附量，f是逸度，t是温度，r是普适常数。
[0103]
需要注意的是，在本实施例中，k＝2.65，r＝8.314，f需经过计算得到。
[0104]
s4：结合页岩储层应力诱因变形量以及吸附诱因变形量，综合计算多诱因协同作用下页岩储层变形量，确定多诱因动态纳米孔协同变形规律。
[0105]
具体的，结合步骤s3.2中的结合页岩储层应力诱因变形量以及吸附诱因变形量，综合计算多诱因协同作用下页岩储层变形量，具体公式如下：
[0106][0107]
其中，为作用于孔隙的平均法向应力，α是biot系数，k是体积模量，φ为孔隙率，pi为原始地层压力，p为当前地层压力，c
mix
是加权得到的综合流固耦合系数，f是流体逸度，t是温度，r是普适常数，f1为区间逸度下限，f2为区间逸度上限，ri为初始压力条件下的孔隙半径。
[0108]
需要注意的是，考虑页岩孔隙的孔压场与变形场会对流体吸附/解吸规律产生协同影响，而吸附与变形场之间又存在着耦合效应，因此，结合吸附诱因变形量和应力诱因变形量可以得到较为接近真实情况的页岩变形量。
[0109]
进一步的，本实施例还提供一种多诱因动态纳米孔协同变形规律确定系统，包括：应力计算模块，用于计算不同条件下页岩储层应力诱因变形量；分子模拟模块，用于构建页岩储层与吸附分子相对应的模型；吸附计算模块，用于通过定量模型计算得到相对应的吸附诱因变形量，并结合迭代算法，使其逐渐趋近于真实变形量；综合计算模块，用于结合页岩储层应力诱因变形量以及吸附诱因变形量，得到多诱因协同作用下页岩储层变形量，从而确定多诱因动态纳米孔协同变形规律。
[0110]
本实施例还提供一种计算机设备，适用于多诱因动态纳米孔协同变形规律确定方法的情况，包括：
[0111]
存储器和处理器；存储器用于存储计算机可执行指令，处理器用于执行计算机可执行指令，实现如上述实施例提出的电力台区户变关系识别方法。
[0112]
该计算机设备可以是终端，该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、通信接口、显示屏和输入装置。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的通信接口用于与外部的终端进行有线或无线方式的通信，无线方式可通过wifi、运营商网络、nfc(近场通信)或其他技术实现。该计算机设备的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，该计算机设备的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是计算机设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。
[0113]
本实施例还提供一种存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现以下步骤：
[0114]
计算不同条件下页岩储层应力诱因变形量；
[0115]
构建页岩储层与吸附分子相对应的模型；
[0116]
通过定量模型计算得到相对应的吸附诱因变形量，并结合迭代算法，得到真实变形量；
[0117]
结合页岩储层应力诱因变形量以及吸附诱因变形量，综合计算多诱因协同作用下页岩储层变形量，确定多诱因动态纳米孔协同变形规律。
[0118]
综上，本发明通过分子模拟手段结合公式推导，明确页岩储层中纳米孔隙动态变化特征，首先根据公式推导出对应的应力诱因变形量，并根据分子模拟所得到的吸附量计算得出对应的吸附诱导变形量，从而得到多因素耦合条件下的页岩纳米孔隙变形量，对落实页岩油藏可采储量、评估开采潜力有着关键作用。
[0119]
实施例2
[0120]
参照图3～图5以及表1～表4，为本发明第二个实施例，该实施例提供了一种多诱因动态纳米孔协同变形规律确定方法，为了验证本发明的有益效果，通过经济效益计算和仿真实验进行科学论证。
[0121]
具体的，表1为页岩储层初始条件下的数据，此时没有外界因素的影响，页岩储层处于平缓状态，biot系数为有效应力系数，为介质中的液体部分和固体部分贡献到能量传递的比例，孔隙度是指岩样中所有孔隙空间体积之和与该岩样体积的比值，体积模量是材料对于表面四周压强产生形变程度的度量，迂曲度就是反映多孔介质中迂回曲折的程度。
[0122]
表1页岩储层基础参数表
[0123][0124]
进一步的，将表1数据代入步骤s1的页岩储层应力诱因变形量公式，可以得到基础参数下的页岩孔径随着压力的变化的变形数值，如表2所示。
[0125]
表2孔隙随压力变形数值表
[0126][0127]
优选的，表2展示了基础参数下孔径的变化，由于当前地层压力的改变，与原始地层压力的差值增大，对应的孔径变化量有随之增大。
[0128]
进一步的，进行主控因素分析，确定页岩储层物性对孔隙应力诱导变形规律的影响，其中影响因素包括有效应力系数，体积模量，迂曲度，通过石墨烯片层来表征页岩储层有机质模型，并构建吸附质分子所对应的模型，如图3和图4所示，确定模拟步数，力场，计算方法。
[0129]
进一步的，设置多组不同温度，孔径，组分摩尔比例的模拟，计算对应温度/压力下的混合物中每个组分对应的逸度，通过定量模型计算得到相对应的吸附诱因变形量，并结合迭代算法，逐渐趋近于真实变形量，如表3所示。
[0130]
表3 25-20mpa区间内变形量迭代示意表
[0131][0132]
进一步的，其中将25mpa时的吸附量和孔径作为基础值，此时将温度设置为20mpa，孔径为假设变形孔径之后进行模拟，得到对应的吸附量，计算与25mpa时的吸附量的差值，将差值代入公式则可以求得变形量，并将此时的变形量带入原始孔径得到再根据进行模拟，此后重复上述步骤。
[0133]
进一步的，结合页岩储层应力诱因变形量以及吸附诱因变形量，综合计算得到多诱因协同作用下页岩储层变形量，其中多诱因协同作用的关系，具体公式如下：
[0134][0135]
其中，v
ε
为吸附诱因变形量，rc为多诱因协同作用下页岩储层变形量，rs为页岩储层应力诱因变形量。
[0136]
进一步的，代入应力诱导变形模型后，关系式变化如下：
[0137][0138]
其中，为作用于孔隙的平均法向应力，α是biot系数，k是体积模量，φ为孔隙率，pi为原始地层压力，p为当前地层压力，v
ε
为吸附诱因变形量，ri为初始压力条件下的孔隙半径。
[0139]
更进一步的，吸附诱导变形计算公式，具体如下：
[0140][0141]
其中，为作用于孔隙的平均法向应力，α是biot系数，k是体积模量，φ为孔隙率，pi为原始地层压力，p为当前地层压力，c
mix
是加权得到的综合流固耦合系数，f是流体逸度，t是温度，r是普适常数，f1为区间逸度下限，f2为区间逸度上限，ri为初始压力条件下的孔隙半径。
[0142]
优选的，根据上述公式可以根据吸附量的变化计算得到基于压力和吸附协同作用下的孔径变化，如表4所示。
[0143]
表4协同变形量示意表
[0144][0145]
具体的，表4为该实施例中孔隙协同变形量示意表，初始孔径为应力诱因变形影响下的孔径，协同变形量则是基于应力诱因变形影响下的孔径下，模拟得到的吸附量所对应的变形量，从而可以计算出当前孔径。
[0146]
更进一步的，改变温度，孔径，组分摩尔比例等，则可以计算得到不同条件下多因素耦合条件下的页岩纳米孔变形量，如图5为协同应变下的变形贡献图，根据不同情况下的页岩协同变形量及两种变形对孔隙的影响，可以得到多诱因动态纳米孔协同变形规律。
[0147]
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

技术特征：
1.一种多诱因动态纳米孔协同变形规律确定方法，其特征在于：包括，计算不同条件下页岩储层应力诱因变形量；构建页岩储层与吸附分子相对应的模型；通过定量模型计算得到相对应的吸附诱因变形量，并结合迭代算法，趋近真实变形量；结合页岩储层应力诱因变形量和吸附诱因变形量，综合计算多诱因协同作用下页岩储层变形量，确定多诱因动态纳米孔协同变形规律。2.如权利要求1所述的多诱因动态纳米孔协同变形规律确定方法，其特征在于：所述计算不同条件下页岩储层应力诱因变形量，具体公式如下：其中，为作用于孔隙的平均法向应力，v
φ-r
为一定压力下的孔隙体积，α为biot系数，k为体积模量，φ为孔隙率，p
i
为原始地层压力，p为当前地层压力，l
t
为是弯曲孔隙的长度，τ为迂曲度，l0为直线孔隙长度，r
i
为初始压力条件下的孔隙半径；其中，孔体积变化量具体公式如下：δv
φ
＝v
φ-0
(1-φ)(ε
t-ε
φ
)其中，φ为孔隙率，δv
φ
为孔隙体积的变化，v
φ-0
为表面压力条件下的孔隙体积，ε
t
为多孔介质体积变形比，ε
φ
为孔隙体积变形比。3.如权利要求1所述的多诱因动态纳米孔协同变形规律确定方法，其特征在于：所述构建页岩储层与吸附分子相对应的模型包括以下步骤：构建石墨烯片层来表征页岩储层有机质模型；确定模拟参数；计算模拟对应的吸附量；进行多组模拟实验，取平均值。4.如权利要求1所述的多诱因动态纳米孔协同变形规律确定方法，其特征在于：所述通过定量模型计算得到相对应的吸附诱因变形量，并结合迭代算法，趋近真实变形量包括以下步骤：计算综合流固耦合系数；设定初始条件，基于分子模拟法，计算吸附诱因变形量。5.如权利要求4所述的多诱因动态纳米孔协同变形规律确定方法，其特征在于：所述综合流固耦合系数的具体公式如下：其中，c
mix
是加权得到的综合流固耦合系数，k是项数，c
x
是单组分的流固耦合系数，n为不同压力下体系内混合物总吸附量，n
x
为不同压力下体系内单组分吸附量；所述吸附诱因变形量的具体公式如下：
其中，c
mix
是加权得到的综合流固耦合系数，v
ε
是体积应变，c
mix
是综合流固耦合系数，k是体积模量，n是模型在零应变下的绝对吸附量，f是流体逸度，t是温度，r是普适常数，f1为区间逸度下限，f2为区间逸度上限。6.如权利要求1所述的多诱因动态纳米孔协同变形规律确定方法，其特征在于：所述多诱因协同作用下页岩储层变形量的具体公式如下：其中，为作用于孔隙的平均法向应力，α是biot系数，k是体积模量，φ为孔隙率，p
i
为原始地层压力，p为当前地层压力，c
mix
是加权得到的综合流固耦合系数，f是流体逸度，t是温度，r是普适常数，f1为区间逸度下限，f2为区间逸度上限。7.如权利要求4所述的多诱因动态纳米孔协同变形规律确定方法，其特征在于：所述计算吸附诱因变形量包括以下步骤：页岩储层吸附诱因变形量为δr1，模拟得到的吸附诱因变形量为δr2；若δr1和δr2之间的差异在误差范围内，则δr2为吸附或解吸诱因变形量中的一种；若δr1和δr2之间的差异不在误差范围内，则用δr2替换δr1；重复上述步骤，直至迭代结束。8.一种多诱因动态纳米孔协同变形规律确定方法系统，基于权利要求1～7任一所述的多诱因动态纳米孔协同变形规律确定方法，其特征在于：包括，应力计算模块，用于计算不同条件下页岩储层应力诱因变形量；分子模拟模块，用于构建页岩储层与吸附分子相对应的模型；吸附计算模块，用于通过定量模型计算得到相对应的吸附诱因变形量，并结合迭代算法，使其逐渐趋近于真实变形量；综合计算模块，用于结合页岩储层应力诱因变形量以及吸附诱因变形量，得到多诱因协同作用下页岩储层变形量，从而确定多诱因动态纳米孔协同变形规律。9.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于：所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1～7任一所述方法的步骤。10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于：所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1～7任一所述方法的步骤。

技术总结
本发明公开了一种多诱因动态纳米孔协同变形规律确定方法，包括计算不同条件下页岩储层应力诱因变形量；构建页岩储层与吸附分子相对应的模型；通过定量模型计算得到相对应的吸附诱因变形量，并结合迭代算法，得到真实变形量；结合页岩储层应力诱因变形量以及吸附诱因变形量，综合计算多诱因协同作用下页岩储层变形量，确定多诱因动态纳米孔协同变形规律。本发明利用分子模拟手段结合公式推导，可以得到基于不同条件下页岩储层应力诱因变形量及吸附诱因变形量，从而得到多诱因协同作用下页岩储层变形量，为多诱因协同作用下的动态纳米孔变形规律，并对页岩油藏的高效开发提供理论依据。据。据。


技术研发人员：窦祥骥 章毅松 何岩峰 潘楠 朱鹏飞 陆佳昊 杜勇 华乐
受保护的技术使用者：常州大学
技术研发日：2023.06.02
技术公布日：2023/10/7