中国矿业大学刘晓斐获国家专利权
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龙图腾网获悉中国矿业大学申请的专利二氧化碳矿化封存动态智能调控与增渗优化方法及系统获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN121024534B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-02-13发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202511553037.1,技术领域涉及:E21B41/00;该发明授权二氧化碳矿化封存动态智能调控与增渗优化方法及系统是由刘晓斐;刘舒欣;王笑然;陈保军;张凌硕;邵嘉鑫;孙强;代旭光;王进华;余博远设计研发完成,并于2025-10-29向国家知识产权局提交的专利申请。
本二氧化碳矿化封存动态智能调控与增渗优化方法及系统在说明书摘要公布了:本发明公开了一种二氧化碳矿化封存动态智能调控与增渗优化方法及系统,该优化方法包括如下步骤:实时采集矿化封存过程中现场监测注入参数和反应产物的相关数据;根据现场监测的注入参数和反应产物的相关数据,形成矿化速率与游离CO22体积两个优化目标函数;构建矿化封存多目标优化模型,从Pareto解集中筛选出最优注入参数设定值,获得最优的条件参数;将Pareto最优解集中的最优注入参数输入到构建的现场增强调控模块,根据储层响应、矿化反应进程和注入工况的实时变化,实时调整控制变量;对目标储存岩体进行压裂改造,定量评估其渗流增强效果,基于改造后的储层参数,动态更新注入方案,实现增强矿化调控体系。
本发明授权二氧化碳矿化封存动态智能调控与增渗优化方法及系统在权利要求书中公布了:1.一种二氧化碳矿化封存动态智能调控与增渗优化方法,其特征在于,包括如下步骤: S10:确定矿化封存目标区域,实时采集矿化封存过程中现场监测注入参数和反应产物的相关数据,定期取样完成数据采集分析,部署微震监测系统用于压裂阶段监测微震事件; S20:根据现场监测的注入参数和反应产物的相关数据,利用地球化学反应动力学模型计算单位时间内CO2矿化量,并结合孔隙体积与储层压力估算游离CO2的剩余体积,形成矿化速率与游离CO2的剩余体积两个优化目标函数; S30:基于两个优化目标函数,利用NSGA‑II多目标进化算法计算Pareto最优解集,结合储层实际条件与安全约束,构建矿化封存多目标优化模型,从Pareto最优解集中筛选出最优注入参数设定值,获得最优的现场实施条件参数; 其中,结合储层实际条件与安全约束,构建矿化封存多目标优化模型,从Pareto解集中筛选出最优注入参数设定值,获得最优的现场实施条件参数,包括如下步骤:S301:通过NSGA‑II算法求解得到的Pareto最优解集,其表达式为: 式中,为第i个Pareto最优解对应的注入压力、温度和流量的优化组合,为对应的目标函数值,为矿化速率和游离CO2体积目标函数,m为非支配解个数; S302:为实现动态调控,设置最优设定点的映射,其表达式为: 式中,为映射函数,为系统状态的向量; S303:在每个控制周期执行决策过程,选出最优设定点并实时发送至增强调控模块;将执行输出与新监测数据作为反馈输入至增强调控模块和NSGA‑II优化步骤,进行短期调节与中长期更新,形成闭环自适应系统; S40:基于模糊PID控制与模型预测控制结合的方式构建增强调控模块,将最优注入参数输入到现场增强调控模块,根据储层响应、矿化反应进程和注入工况的实时变化,实时调整CO2注入的控制变量,实现注入方案的连续优化与自适应调整; S50:将增强调控模块输出的优化注入参数设定值与矿化压裂增透方法相结合,对目标储存岩体进行压裂改造,定量评估其渗流增强效果,基于改造后的储层参数,动态更新注入方案,实现注入参数动态调控与人工增透相结合的增强矿化调控体系;其中,所述步骤S50具体包括如下步骤: S51:判断矿化速率是否达到预期,当矿化速率低于目标值时Rt,即RminRtα,其中,α为效率阈值系数,实施压裂增透改造; S52:基于优势渗流通道空间分布和裂缝网络体积效应,定量评估其渗流增强效果,识别当前渗流网络的薄弱区;对此区域人工制造新的高导流裂缝通道,使其与天然裂缝网络高效连通;其中,所述定量评估其渗流增强效果,包括如下步骤: S521:利用布设于地下的微震监测系统实时采集压裂诱发产生的微震信号,对信号进行震源定位处理,获得每一个微震事件的时空参数; S522:基于微震事件点集合识别其主要裂缝面,计算每一簇微震事件所表征的裂缝面几何参数,由此构建压裂后离散裂缝网络模型; S523:基于离散裂缝网络模型,对压裂改造后的储层进行渗流增强效应的定量计算;其中,基于离散裂缝网络模型,对压裂改造后的储层进行渗流增强效应的定量计算,包括如下: 1改造体积计算:采用凸包算法对微震事件点集合进行三维体积包裹,计算压裂改造区域的范围,输出改造体积Vsrv; 2等效渗透率张量计算:基于DFN模型计算裂缝网络对岩体等效渗透率的贡献,裂缝系统的渗透率张量: 式中,为裂缝总数,rj,dj为裂缝半径和开度,为克罗内克函数,为在p和q方向上单位法向量;3导流能力指数计算:将所述DFN模型抽象为图论网络,利用边的权重定义裂缝段的导流能力,采用改进的Dijkstra算法计算优势渗流通道,得到优势通道的所有裂缝段导流能力的调和平均值定义为平均导流能力指数,,式中,为裂缝段长度,dj为裂缝开度,n为优势通道裂缝个数; S524:将输出的改造体积、等效渗透率张量、导流能力指数这些定量评估结果,输入至增强调控模块,更新优化算法的储层属性参数; S53:进一步评估其改造效果,将更新后的储层渗流特性参数输入增强调控模块,重构Pareto最优解集,输出匹配改造后储层特性的优化注入参数,最大化发挥储层封存CO2潜力。
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