低成本储层模拟技术助力碳封存优化
近年来,随着全球能源结构向低碳、可持续发展转型,碳捕获与封存(CCS)技术作为减少大气中二氧化碳排放的重要手段,受到了广泛关注。石油工程领域尤其是油藏模拟技术,在这场能源革命中发挥了举足轻重的作用。传统上,油藏模拟技术主要服务于油气田的开发和管理,而如今,它正成为推动CCS项目安全、高效实施的关键工具之一。
油藏模拟技术通过构建描述流体在多孔介质中运动的数学模型,实现对地下储层流体行为的精确预测。对于CCS项目来说,准确模拟二氧化碳的运移轨迹和封存效果,是确保气体安全存储、避免泄漏的核心环节。尤其是在复杂的地质环境中,如含断层储层,传统模拟方法往往难以准确反映二氧化碳通过导流断层的动态过程。近年来,嵌入离散裂缝模型(EDFM)技术的应用显著提升了模拟的精度与效率。EDFM能够细致刻画断层及裂缝对流体流动的影响,为CCS的可行性研究和风险评估提供了坚实的数值基础,极大地降低了二氧化碳泄露的潜在风险。
除了特定模型的创新,油藏模拟技术整体上也正经历数字化与智能化的飞跃。面对储层地质条件的多样性和复杂性,非结构化网格和多尺度建模的应用,使地质构造和物理参数的描述更加细致入微,增强了模拟结果的可靠性。同时,人工智能(AI)技术与高性能计算(HPC)的结合,极大地提升了模拟的速度和规模。通过机器学习优化模型参数和预测储层行为,计算效率得以显著提升,支持了更复杂场景的实时模拟,这对快速响应工程管理决策具有重要意义。2025年SPE油藏模拟大会将重点展示这一趋势,为行业专家搭建了分享AI与HPC技术在油藏及CCS模拟中应用的平台。
基础理论研究的深化同样推动了技术升级。二氧化碳作为一种具有独特相态行为的流体,对状态方程(EOS)的准确性提出了更高要求。针对CCS项目的专门化EOS模型,使得模拟结果更贴近实际地下环境。此外,模拟软件针对海上油田中常见的riser Slug现象进行优化,通过改进工作流程,提高了生产过程中的模拟精度和工程效率。在重油油田,技术的优化同样提升了开发预见性和资源利用率。行业组织如SPE不断开展技术培训和知识分享,将最新研究成果贯穿于工业实践中,使油藏模拟技术的应用日益普及和深化。目前,SPE将相关专业书籍和期刊全面迁移至OnePetro.org平台,更为便利地服务广大技术人员。
总体而言,油藏模拟技术已经从单一的油气开采辅助工具,演变为支持全球碳减排目标的重要技术基础。在CCS开发过程中,它不仅帮助工程师理解和预测复杂储层中二氧化碳的行为,更为优化开发方案、规避风险提供了科学依据。随着集成资产建模(IAM)等先进方法的引入,未来油藏模拟将实现多网络多物理过程的综合分析,助力CCS项目达致最佳效益。这种趋势表明,油藏模拟技术与数字化、智能化技术的深度融合,将极大推动能源行业的绿色转型,为全球实现碳中和贡献坚实动力。