(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210814587.4 (22)申请日 2022.07.11 (71)申请人 中国科学院武汉岩土力学研究所 地址 430071 湖北省武汉市武昌区水果湖 街小洪山2号 (72)发明人 郑虹　江权　曹世奇　罗肖　 李邵军　高红　 (74)专利代理 机构 武汉宇晨专利事务所(普通 合伙) 42001 专利代理师 庞宽 (51)Int.Cl. G06F 30/10(2020.01) G06F 30/20(2020.01) G06T 17/00(2006.01) G16C 10/00(2019.01)G06F 111/10(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种预测利用楔裂压力提高的储层固碳量 的方法 (57)摘要 本发明提供一种预测利用楔裂压力提高的 储层固碳量的方法。 利用楔裂压力提高储层固碳 量的预测方法包括： 建立储层代表单元矿化捕集 的三维几何模型； 提出CO2矿化封存过程中的化 学力学耦合数学模型； 基于地层物性参数、 应力 参数、 热化学参数计算单位体积储层岩体在楔裂 压力驱动下的固碳量。 该发明考虑储层楔裂压力 对矿化捕集的促进作用， 基于压溶效应原理建立 储层代表单元矿化捕集的三维几何模型和储层 压溶矿化封存量的计算模型， 评估楔裂压力驱动 下目标储层的矿物成分、 粒度以及孔隙度对矿化 封存量的影 响， 评价目标储层利用楔裂压力加速 矿化捕集的潜力。 该发明为提高储层矿化固碳量 提供了一种可行的评价方法， 在碳封存领域有很 大的应用前 景。 权利要求书2页 说明书7页 附图3页 CN 115186314 A 2022.10.14 CN 115186314 A 1.一种预测利用楔裂压力提高的储层固碳 量的方法， 其特 征在于， 步骤 包括： 步骤1， 基于目标地层岩样颗粒粒径D50和孔隙率 目标地层岩样的n种主要矿物成分 及其百分比αx， 建立储层代表单元矿化捕集的三维几何模型， 三维几何模型包括立方体及 其内嵌的切割球体， 其中立方体内部的球体代表矿物颗粒， 而立方体内球体外的空间代表 孔隙体积， 矿物颗粒与相邻的六个立方体分别在三个主应力方向上有六个接触面， 初始 时 刻t＝0时的初始参数包括： 切割球体半径r， 切割球体初始损失高度 切割球体的初始接触面 面积 切割球体的某一主应力方向上的接触反应面积 切割球体沿三个主应力方向的损失体积 i＝1， 2， 3， 表示三个主应力方向， x＝1,2,3. ....n， n代表矿物种类数量； 步骤2， 建立CO2矿化封存过程中的化学力学耦合数学模型， 基于t时刻内切割球形在某 一主应力方向上的损失体积 的变化速率 等于矿物颗粒在该应力方向上压溶反应体积 溶解速率， 求出 再根据r和公式(6)更新t时刻沿三个主应力方向的切割球体损失高度 将r和 带入公式(7)更新t时刻沿三个主应力方向的立方体单 元面积 将r和 带入公式(8)更新t时刻沿三个主应力方向的接触面积 将 和 αx带入公式(9)更新t时刻沿三个主应力方向的矿物反应面积 将t时刻矿物颗粒的接触面沿三个不同主应力方向的楔裂压力 与临界平衡压力σc 比较， 来判断矿物压溶反应启动 与否， 当 时， 压溶反应被启动； 当 时， 压溶反 应中止， t＝ wΔt， w＝1,2…m； 为时刻t某一主应力方向上的楔裂压， 表达式如下： σi为目标地层的地应力场的主应力方向的地层压力， p为地下水压力， σc为临界平衡压 力， 表达式如下：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115186314 A 2其中Vm为目标储层岩样的摩尔体积， 由查表获得， T为地层温度， 从地层物探资料中查 询， Em和Tm为熔化热和熔化温度， 由查表获得； 在三个应力方向上的化学力学耦合数学模型， 包括： 矿物颗粒与CO2的压溶反应速率： t时刻某矿物颗粒的压溶反应 体积溶解速率： 其中： k+为溶解速率常数， 为矿物摩尔溶解体积， R为气体常数， 均由查表获得； 步骤3， 基于地层物理参数、 应力参数、 热化学参数计算单位体积储层岩体在楔裂压力 驱动下的固碳 量， 迭代步骤如下： 迭代步骤a.通过公式(11)得到时刻t某矿物颗粒与CO2的反应速率 根据公式 (13)即可获得t+Δt时刻矿化捕集的CO2累计摩尔量： 迭代步骤b.获得t+Δt时刻切割球体沿三个主应力方向的损失体积 ΔVdi为Δt时步内切割球 体某个主应力方向上的溶解体积： 根据公式(6)更新t+Δt时刻沿三个主应力方向的切 割球体损失高度 根据公式(7) 更新沿三个主应力方 向的立方体单元面积 根据公式(8)更新沿三个主应力方 向的接 触面积 根据公式(9)更新沿三个主应力方向的矿物反应面积 迭代步骤c.以更新后的切割球体损失高度 立方体单元面积 接触面积 作为输入参数， 重复迭代步骤a～c， 直到矿物压溶反应中止， 循环w次， 合计历时wΔt， 得到 最终矿化捕集的CO2累计摩尔量 和单位体积储层岩体在压溶效应 下的固碳量 表达 式如下： V0:表示代表单元初始体积， 权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115186314 A 3