[發明專利]儲層條件下頁巖動態表觀滲透率的計算方法

有效

• 申請號: 201710402206.0
• 申請日: 2017-06-01
• 公開（公告）號: CN107461192B
• 公開（公告）日: 2020-03-31
• 發明（設計）人: 曾凡輝;郭建春;龍川;程小昭
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: E21B49/00
• 分類號: E21B49/00
• 代理公司: 北京中索知識產權代理有限公司 11640
• 代理人: 霍春月

1.儲層條件下頁巖動態表觀滲透率的計算方法，其特征在于，包括下列步驟：

A、收集儲層基本參數，所述儲層基本參數包括頁巖儲層溫度、氣體類型、氣體常數、氣體摩爾質量、氣體黏度、切向動量調節系數、氣體分子密度、平均壓力、表面最大濃度、朗格繆爾壓力和表面擴散系數；

B、判斷儲層中氣體流態；

C、根據儲層中氣體流態，建立相應的頁巖氣質量運移方程；

D、建立儲層單一孔徑中頁巖氣在不同流態下的質量運移統一方程；

E、根據所述質量運移統一方程，再結合室內實驗測得的頁巖固有滲透率，計算頁巖孔隙半徑和在儲層條件下的動態表觀滲透率；

上述步驟B中，利用克努森系數(K_n)判斷儲層中氣體流態，克努森系數(Kn)計算公式如下：

式中：Kn—克努森系數，無因次；K_B—玻爾茲曼常數，1.3805×10^-23J/K；p—儲層壓力，MPa；T—儲層溫度，K；π—常數，3.14；δ—氣體分子碰撞直徑，m；d—孔喉直徑，nm。

2.根據權利要求1所述的頁巖動態表觀滲透率的計算方法，其特征在于，上述步驟C中，所述頁巖氣質量運移方程包括游離態頁巖氣質量運移方程和吸附態頁巖氣質量運移方程。

3.根據權利要求1所述的頁巖動態表觀滲透率的計算方法，其特征在于，上述步驟D中，所述質量運移統一方程及計算公式如下：

其中：

式中：J_tol—總的質量流量，kg/(m²·s)；J_vicious—黏性流質量流量，kg/(m²·s)；J_slip—滑脫效應質量流量，kg/(m²·s)；J_knudsen—克努森擴散質量流量，kg/(m²·s)；J_surface—表面擴散質量流量，kg/(m²·s)；ρ—氣體密度，kg/m³；μ—氣體黏度，Pa·s；k_D—頁巖固有滲透率，m²；d_m—氣體分子直徑，m；r—孔隙吼道半徑，m；p—儲層壓力，MPa；p_L—Langmuir壓力，MPa；F—滑脫系數，無量綱；D_k—克努森擴散系數，m²/s；M—氣體摩爾質量，g/mol；D_s—表面擴散系數，m²/s；C_smax—吸附氣最大吸附濃度，mol/m³；ε—貢獻系數，無因次；R—氣體常數，J/(mol·K)；p_avg—平均壓力(在圓形單管中為進口、出口平均壓力)，Pa；α—切向動量調節系數，無因次，取值為0～1；T—儲層溫度，K；π—常數，3.14。

4.根據權利要求3所述的頁巖動態表觀滲透率的計算方法，其特征在于，上述步驟E中，所述動態表觀滲透率的計算公式如下：

式中：k_app—頁巖動態表觀滲透率，m²；d_m—氣體分子直徑，m；r—孔隙吼道半徑，m；p—儲層壓力，MPa；p_L—Langmuir壓力，MPa；F—滑脫系數，無量綱；ε—貢獻系數，無因次；ρ—氣體密度，kg/m³；μ—氣體黏度，Pa·s；D_k—克努森擴散系數，m²/s；M—氣體摩爾質量，g/mol；Ds—表面擴散系數，m²/s；k_D—頁巖固有滲透率，m²；C_smax—吸附氣最大吸附濃度，mol/m³。

5.根據權利要求4所述的頁巖動態表觀滲透率的計算方法，其特征在于，所述貢獻系數ε的計算公式如下：

式中：C_A—常數，無因次，一般取值為1；K_n—克努森系數，無因次；K_nViscous—從連續流到擬擴散流開始過渡的Knudsen數，取值為0.3；S—常數，取值為1。