本技術(shù)屬于頁巖油開采，尤其涉及一種二氧化碳吞吐開采頁巖油的分子模擬方法及裝置。

背景技術(shù)：

1、隨著全球能源市場(chǎng)需求的不斷增長(zhǎng)，以及常規(guī)石油和天然氣儲(chǔ)量的枯竭，人們對(duì)勘探和開發(fā)非常規(guī)油氣資源的需求大增。其中，頁巖油和頁巖氣都屬于非常規(guī)油氣資源，頁巖油是指以頁巖為主的頁巖層系中所含的石油資源，包括泥頁巖孔隙和裂縫中的石油，也包括泥頁巖層系中的致密碳酸巖或碎屑巖鄰層和夾層中的石油資源，頁巖油作為非常規(guī)油氣資源的重要組成部分已顯示出巨大的潛力；而頁巖氣主要由有機(jī)質(zhì)吸附作用或巖石中存在的裂縫和基質(zhì)孔隙儲(chǔ)集和保存。然而，我國(guó)陸相頁巖油儲(chǔ)層具有非均質(zhì)性強(qiáng)、儲(chǔ)集空間類型多樣、納米級(jí)孔隙廣泛發(fā)育、孔隙度滲透率極低、流體可動(dòng)性差等特征，當(dāng)前頁巖油藏壓裂后一次開發(fā)整體存在動(dòng)用程度低、單井產(chǎn)量低、產(chǎn)量遞減快、采收率低的問題。

2、為了進(jìn)一步提高頁巖油儲(chǔ)層產(chǎn)量，co2吞吐被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)頁巖油高效開采的有力途徑，但礦場(chǎng)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)co2吞吐提高采收率效果差異較大，這嚴(yán)重制約了該技術(shù)的推廣應(yīng)用。由于傳統(tǒng)理論無法解釋微觀作用機(jī)理，不能很好地為頁巖油高效開采提供理論依據(jù)，co2吞吐頁巖油和頁巖氣的機(jī)理又有本質(zhì)不同，頁巖氣方面的機(jī)理研究不能直接用在頁巖油上。因此，為了研究co2吞吐頁巖油的微觀作用機(jī)理，亟需從分子尺度上研究co2吞吐開采頁巖油，但目前缺乏針對(duì)頁巖油的co2吞吐模擬方法，不能提供嚴(yán)謹(jǐn)?shù)睦碚撗芯恳罁?jù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本技術(shù)旨在至少能夠在一定程度上解決缺乏針對(duì)頁巖油的co2吞吐的模擬方法的技術(shù)問題，為此，本技術(shù)提供了一種二氧化碳吞吐開采頁巖油的分子模擬方法及裝置，能夠模擬出接近實(shí)際的井下co2吞吐頁巖油狀態(tài)及壓力環(huán)境，從微觀層面觀測(cè)co2吞吐頁巖油的作用規(guī)律，從而為提高頁巖油儲(chǔ)層產(chǎn)量和采收率提供了理論研究依據(jù)。

2、第一方面，本技術(shù)實(shí)施例提供一種二氧化碳吞吐開采頁巖油的分子模擬方法，其包括：

3、根據(jù)模擬所需構(gòu)建注入溫壓條件下的純組分co2體相盒子，體相盒子用于模擬co2吞吐采油過程中的co2氣源；

4、根據(jù)頁巖油藏儲(chǔ)層評(píng)價(jià)結(jié)果構(gòu)建孔隙模型，孔隙模型用于模擬限域空間，在孔隙模型的孔隙中填充目標(biāo)組分油分子并對(duì)孔隙模型進(jìn)行預(yù)平衡，使孔隙中的油分子達(dá)到目標(biāo)溫壓條件下的穩(wěn)定賦存狀態(tài)；

5、將體相盒子和穩(wěn)定賦存油分子的孔隙模型進(jìn)行組合，先進(jìn)行分子動(dòng)力學(xué)弛豫模擬使組合模型達(dá)到預(yù)平衡，去除孔隙模型中阻隔體相盒子和限域空間入口之間的部分，再將體相盒子與留下的孔隙模型連接組合，得到co2吞吐頁巖油的初始模型；

6、對(duì)初始模型中體相盒子的遠(yuǎn)離限域空間入口的一側(cè)，施加恒定的注入壓力，并進(jìn)行co2注入和燜井過程的非平衡分子動(dòng)力學(xué)弛豫模擬，得到co2注入及燜井后的co2吞吐采油模型；

7、減小所施加恒定壓力至降壓開采階段的壓力，對(duì)co2注入及燜井后的co2吞吐采油模型進(jìn)行降壓開采的非平衡分子動(dòng)力學(xué)弛豫模擬，完成一個(gè)co2吞吐開采頁巖油循環(huán)的分子模擬過程。

8、在一些實(shí)施方式中，還包括：

9、將完成一個(gè)co2吞吐開采頁巖油循環(huán)后的體相盒子去除，重新構(gòu)建注入溫壓條件下的純組分co2新體相盒子，并與去除體相盒子的孔隙模型重新組合為初始模型；

10、重復(fù)執(zhí)行步驟得到co2吞吐采油模型，并進(jìn)行co2吞吐開采頁巖油循環(huán)的分子模擬過程，直至完成多個(gè)co2吞吐開采頁巖油循環(huán)。

11、在一些實(shí)施方式中，還包括：在co2吞吐開采頁巖油循環(huán)的分子模擬過程中，通過co2吞吐采油模型的模擬構(gòu)型變化比較，對(duì)co2吞吐開采頁巖油過程的微觀增產(chǎn)機(jī)理以及分子傳質(zhì)行為特征進(jìn)行分析。

12、在一些實(shí)施方式中，構(gòu)建體相盒子時(shí)，放置固定的氦板和尺寸相當(dāng)?shù)氖┗钊?，在氦板和石墨烯活塞板之間填充co2分子，通過對(duì)石墨烯活塞板加壓進(jìn)行非平衡分子動(dòng)力學(xué)弛豫模擬，得到所需溫壓條件下的體相盒子。

13、在一些實(shí)施方式中，構(gòu)建孔隙模型時(shí)，在邊部構(gòu)建目標(biāo)礦物組分，形成一端開口的限域空間，再在與限域空間開口端間隔處設(shè)置阻隔板，目標(biāo)礦物組分合圍的部分形成孔隙，孔隙為孔隙尺度的納米孔隙。

14、在一些實(shí)施方式中，在邊部構(gòu)建目標(biāo)礦物組分時(shí)，先將目標(biāo)礦物組分的兩個(gè)巖石壁面平行放置，并在一端使用目標(biāo)礦物組分的巖石壁面封閉，形成另一端開口的限域空間；構(gòu)建形成孔隙時(shí)，在限域空間的開口端外圍采用氦板封堵與阻隔板相對(duì)的位置。

15、在一些實(shí)施方式中，對(duì)孔隙模型進(jìn)行預(yù)平衡時(shí)，在阻隔板與限域空間開口端之間、孔隙內(nèi)填充目標(biāo)組分油分子，通過阻隔板對(duì)油分子施加壓力，進(jìn)行非平衡分子動(dòng)力學(xué)弛豫模擬。

16、在一些實(shí)施方式中，將體相盒子和穩(wěn)定賦存油分子的孔隙模型進(jìn)行組合時(shí)，去除孔隙外部的油分子和阻隔板，獲得留下的孔隙模型，此時(shí)孔隙模型在目標(biāo)溫壓條件下穩(wěn)定賦存頁巖油。

17、在一些實(shí)施方式中，將體相盒子與留下的孔隙模型連接組合時(shí)：先將體相盒子的自由端面與限域空間的開口端相對(duì)，對(duì)接后進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，得到初始模型。

18、第二方面，本技術(shù)實(shí)施例提供一種二氧化碳吞吐開采頁巖油的分子模擬裝置，其包括：

19、控制模塊，內(nèi)置有程序，程序用于執(zhí)行上述的二氧化碳吞吐開采頁巖油的分子模擬方法；

20、顯示模塊，與控制模塊電連接，用于顯示程序的執(zhí)行結(jié)果；

21、壓力調(diào)節(jié)模塊，與控制模塊電連接，用于調(diào)節(jié)施加于體相盒子的壓力。

22、由上述技術(shù)方案可知，本技術(shù)的有益效果為：

23、1、本技術(shù)通過構(gòu)建純組分co2體相盒子，模擬co2吞吐采油過程中的co2氣源，通過構(gòu)建孔隙模型，形成接近井下目標(biāo)溫壓條件的穩(wěn)定賦存狀態(tài)，這樣體相盒子與孔隙模型組合后，模擬出了地層中co2吞吐頁巖油的初始模型，再通過在體相盒子一側(cè)施加恒定注入壓力、減小所施加恒定壓力，模擬儲(chǔ)層中干酪根排烴壓力、co2的注入以及co2的降壓開采，這樣能夠模擬出接近實(shí)際的井下co2吞吐頁巖油狀態(tài)及壓力環(huán)境，同時(shí)在獲得初始模型中利用了分子動(dòng)力學(xué)弛豫模擬，在獲得co2吞吐采油模型時(shí)利用了非平衡分子動(dòng)力學(xué)弛豫模擬，通過分子動(dòng)力學(xué)（md）+非平衡分子動(dòng)力學(xué)（nemd）結(jié)合的分子模擬方法，能夠在微觀分子尺度最大化還原co2吞吐頁巖油在頁巖微觀孔隙結(jié)構(gòu)中提高采收率的物理過程，有利于厘清co2吞吐開采頁巖油的微觀機(jī)理，從微觀層面觀測(cè)co2吞吐頁巖油的作用規(guī)律，從而為提高頁巖油儲(chǔ)層產(chǎn)量和采收率提供了理論研究依據(jù)。

24、2、本技術(shù)通過控制模塊執(zhí)行上述的二氧化碳吞吐開采頁巖油的分子模擬方法，通過顯示模塊顯示模擬的輸出結(jié)果，通過壓力調(diào)節(jié)模塊對(duì)體相盒子的壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)，壓力調(diào)節(jié)模塊受程序控制，利用壓力調(diào)節(jié)模塊能夠定量控制co2吞吐過程中注入和開采階段的壓力，實(shí)現(xiàn)精確調(diào)控，從而模擬出井下的頁巖油儲(chǔ)層環(huán)境，更符合實(shí)際情況；且由于程序采用了上述分子模擬方法，該裝置能夠自動(dòng)模擬出接近實(shí)際的井下co2吞吐頁巖油狀態(tài)及壓力環(huán)境，更直觀地揭示分子傳質(zhì)效應(yīng)的co2提高采收率的微觀致效機(jī)理。