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基于因果机器学习的页岩储层注CO2微观波及机制研究与主控因素分析

姜佳彤 张翊航 宋兆杰 闫瑞升 郑力军 张凯星 李培宇 黄圣杰 TANGPARITKULSuparit

姜佳彤, 张翊航, 宋兆杰, 等, 2026. 基于因果机器学习的页岩储层注CO2微观波及机制研究与主控因素分析. 地质力学学报. DOI: 10.12090/j.issn.1006-6616.2025116
引用本文: 姜佳彤, 张翊航, 宋兆杰, 等, 2026. 基于因果机器学习的页岩储层注CO2微观波及机制研究与主控因素分析. 地质力学学报. DOI: 10.12090/j.issn.1006-6616.2025116
JIANG Jiatong, YiHang ZHANG, SONG ZhaoJie, et al., 2026. Governing Factors and Mechanistic Analysis of CO2 Microscale Sweep Efficiency in Shale Reservoirs Based on Causal Machine Learning. Journal of Geomechanics. DOI: 10.12090/j.issn.1006-6616.2025116
Citation: JIANG Jiatong, YiHang ZHANG, SONG ZhaoJie, et al., 2026. Governing Factors and Mechanistic Analysis of CO2 Microscale Sweep Efficiency in Shale Reservoirs Based on Causal Machine Learning. Journal of Geomechanics. DOI: 10.12090/j.issn.1006-6616.2025116

基于因果机器学习的页岩储层注CO2微观波及机制研究与主控因素分析

doi: 10.12090/j.issn.1006-6616.2025116
基金项目: 新疆维吾尔自治区自然科学基金项目(2024B01015);克拉玛依市创新环境建设计划(2025DB0150);国家自然科学基金项目(52504050);中国石油大学(北京)克拉玛依校区科研启动基金资助(XQZX20250035);国家自然科学基金企业创新发展联合基金集成项目(U24B6002);新疆维吾尔自治区自然科学基金项目(2024D01B96)

Governing Factors and Mechanistic Analysis of CO2 Microscale Sweep Efficiency in Shale Reservoirs Based on Causal Machine Learning

Funds: Natural Science Foundation of Xinjiang Uygur Autonomous Region Projects(2024B01015);Karamay Innovation Environment Construction Plan(2025DB0150);National Natural Science Foundation of China Project(52504050);Scientific Research Start-up Fund of the Karamay Subcampus of China University of Petroleum, Beijing(XQZX20250035);National Natural Science Foundation of China Corporate Innovation and Development Joint Fund Integrated Project(U24B6002);Natural Science Foundation of Xinjiang Uygur Autonomous Region Projects(2024D01B96)
  • 摘要: 在废弃油气藏或咸水层注入CO2后,CO2-水-岩反应会改变储层孔喉物性参数,进而通过影响毛细作用而改变CO2微观波及效率。由于页岩岩芯孔喉结构复杂,不同结构的孔喉内CO2微观波及效率难以准确量化,影响CO2注入方案的有针对性调整以确保最大程度的地质封存。通过构建多离子浓度场动态变化的格子玻尔兹曼模型,模拟不同物性储层中CO2-水-岩反应和CO2微观波及过程,形成了不同物性储层的CO2-水-岩反应数据集。在此基础上,基于双重机器学习框架,构建了CO2微观波及效率的因果学习模型,并引入随机森林算法,以CO2-水-岩反应时间作为连续型处理变量,系统量化了孔隙度、润湿性与平均孔径等关键孔喉物性参数对储层孔喉内CO2微观波及效率的影响权重。研究结果表明,高碳酸盐岩矿物(方解石)占比储层整体呈现更大的CO2微观波及效率,CO2-水-岩反应引发方解石溶解形成优势流动通道,同时亲油性方解石次生沉淀引发局部润湿性改变,“溶解-次生沉淀”动态过程通过改变储层孔喉结构及物性,从而影响毛管作用,最终改变CO2流体的微观波及范围。然而,在相同矿物比例下,各样本的CO2微观波及效率存在差异,且方解石占比越大个体样本CO2微观波及效率极差越大,说明不同储层样本的物性差异显著影响CO2微观波及效率,结合因果学习识别影响CO2微观波及效率的关键孔喉物性参数,结果表明储层润湿性对于CO2波及的影响最为显著,中性偏水湿的储层孔喉中CO2的微观波及效率最高。通过构建CO2-水-岩反应格子玻尔兹曼模型并量化关键物性参数影响,为针对性调整CO2注入方案、增强CO2地质封存效果提供了参考与借鉴。

     

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出版历程
  • 收稿日期:  2025-08-21
  • 修回日期:  2026-01-07
  • 录用日期:  2026-01-07
  • 预出版日期:  2026-01-13

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