[發明專利]一種不同水合物飽和度狀態下氣水相對滲透率的單向流動測定方法

在審

• 申請號: 201610024928.2
• 申請日: 2016-01-15
• 公開（公告）號: CN105547964A
• 公開（公告）日: 2016-05-04
• 發明（設計）人: 劉永革;侯健;夏志增;李淑霞;杜慶軍;陸努;李善鵬;齊迪;李曉寧
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種不同水合物飽和度狀態下氣水相對滲透率的單向流動測定方法，屬于天 然氣水合物資源開發領域。

背景技術

天然氣水合物廣泛分布于陸地和海洋。據估計，全球深度在2000m以內的巖石圈淺部所 含的天然氣水合物量，相當于目前已探明的常規礦物燃料總和的2倍。隨著社會經濟的發展， 水合物資源的開發利用得到了各國的普遍重視。

目前，水合物藏的開采主要包括降壓法、注熱法、注化學劑法、氣體置換法(如CO₂置換 法)及幾種方法的組合。其中，降壓法通過降低水合物儲層的壓力至相平衡壓力之下而使水合 物發生分解；注熱法通過向水合物儲層提供外源熱量使水合物分解；注化學劑法通過注入水 合物形成抑制劑(如鹽類、甲醇等)改變水合物形成的相平衡條件而開采水合物；CO₂置換 法通過利用CO₂氣體置換水合物中的客體分子CH₄形成更為穩定的CO₂水合物而實現水合物 的開采。

水合物開采時，儲層中的流動為氣水兩相滲流。作為重要的物性參數之一，氣水的相對 滲透率對水合物藏在開采過程中的產氣和產水等動態變化特征有決定性影響。然而，目前對 天然氣水合物藏的研究較少，且研究的焦點主要集中在開發方式的選擇上，對于天然氣水合 物藏中的氣水相對滲透率曲線仍然簡單地沿用油氣田開發經典理論中的相對滲透率模型，結 果的可靠性存在很大的不確定性。由于水合物藏開采過程中，水合物的飽和度不斷發生變化， 不同水合物飽和度下氣水相滲規律有很大不同。而實驗室進行氣水相對滲透率測量時，很難 保持氣水兩相流動過程中水合物飽和度的穩定，目前尚未建立起一種有效的氣水相對滲透率 的實驗測定方法，這嚴重制約了對天然氣水合物藏中氣水流動規律的認識及相關研究。因此， 有必要提出一種不同水合物飽和度時的氣水相對滲透率測定方法。

發明內容

本發明提供了一種不同水合物飽和度狀態下氣水相對滲透率的單向流動測定方法，其在 人工合成CH₄水合物的基礎上，使用N₂作為驅替氣體，結合多孔介質模型驅替實驗，實現了 對不同水合物飽和度狀態下氣水相對滲透率的測量。本發明實用性強，可以反映真實天然氣 水合物藏中的氣水滲流規律，對于認識天然氣水合物藏中的氣水流動規律，提高不同開發方 式研究結果的可靠性具有重要意義。

本法明的具體方法為：

(1)制備多孔介質模型：將50-100目的石英砂洗凈并用蒸餾水清洗3-5次，晾干之后 填入反應釜，逐層夯實，形成致密均勻的多孔介質模型；

(2)測量多孔介質模型的孔隙度：將真空泵保持負壓0.1MPa對多孔介質模型抽真空1-3 小時，將蒸餾水以0.5-10mL/min的速度注入模型，見水后繼續注入1.5-2.5PV，記錄此時蒸餾 水的累積注入體積V₁和累積產出體積V₂，由式①和式②，根據模型尺寸計算模型孔隙度φ

V_p＝V₁-V₂①

φ=VpπLR2]]>②

式中，φ為多孔介質模型孔隙度，小數；V_p為多孔介質模型孔隙體積，cm³；V₁為蒸餾 水的累積注入體積，mL；V₂為蒸餾水的累積產出體積，mL；R為多孔介質模型截面半徑，cm； L為多孔介質模型長度，cm；

(3)測量多孔介質模型的絕對滲透率：以0.5-10mL/min的速度向多孔介質模型中注入 蒸餾水，待出口端水流速度穩定后，測量水流量q、注入端壓力p₁、出口端壓力p₂，由式③， 計算模型絕對滲透率k_a