[發(fā)明專利]用于計(jì)算頁巖微裂縫縫寬變化下氣體質(zhì)量傳輸參數(shù)的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810165641.0
• 申請日: 2018-02-28
• 公開（公告）號: CN108343433B
• 公開（公告）日: 2019-11-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曾凡輝;彭凡;曾波;郭建春;向建華
• 申請（專利權(quán)）人: 西南石油大學(xué)
• 主分類號: E21B49/00
• 分類號: E21B49/00;G06F17/50
• 代理公司: 北京國昊天誠知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11315
• 代理人: 吳家偉

本申請公開了一種用于計(jì)算頁巖微裂縫縫寬變化下氣體質(zhì)量傳輸參數(shù)的方法，包括以下步驟：收集儲層壓力、微裂縫初始尺寸、巖石力學(xué)參數(shù)、儲層氣體相關(guān)參數(shù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；根據(jù)微裂縫壓縮性、基質(zhì)壓縮性以及氣體解吸附性對微裂縫寬度的影響，建立應(yīng)力敏感下縫寬變化方程；針對不同的傳輸機(jī)理，建立考慮頁巖縫寬動(dòng)態(tài)變化下描述連續(xù)流動(dòng)、滑脫流動(dòng)、克努森流動(dòng)、表面擴(kuò)散作用相對應(yīng)的流態(tài)的質(zhì)量運(yùn)移方程；建立考慮頁巖縫寬動(dòng)態(tài)變化下描述不同傳輸機(jī)理質(zhì)量運(yùn)移的統(tǒng)一方程。本發(fā)明能計(jì)算頁巖微裂縫中氣體質(zhì)量傳輸參數(shù)，且考慮了應(yīng)力敏感下的縫寬動(dòng)態(tài)變化，具有新穎性、綜合性等特點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請屬于礦物資源技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，涉及一種用于計(jì)算頁巖微裂縫縫寬變化下氣體質(zhì)量傳輸參數(shù)的方法。

背景技術(shù)

在應(yīng)力和熱流體作用下，頁巖氣儲集層在成巖及烴類演化過程中會產(chǎn)生微裂縫，呈規(guī)則和不規(guī)則的微裂縫易在有機(jī)質(zhì)邊緣或薄弱面形成，這些微裂縫的存在對頁巖氣體的質(zhì)量傳輸影響很大。根據(jù)Knudsen數(shù)的定義，可以把微裂縫氣體傳輸流動(dòng)形態(tài)分為連續(xù)流、滑脫流、過渡流和克努森流，不同的流態(tài)也會影響頁巖微裂縫的質(zhì)量傳輸。

與砂巖相比，頁巖有機(jī)質(zhì)強(qiáng)度弱，更易變形，頁巖氣藏在降壓開發(fā)過程中，有效應(yīng)力增大，應(yīng)力敏感效應(yīng)會更強(qiáng)。因此，在建立頁巖氣微裂縫質(zhì)量傳輸時(shí)，充分考慮應(yīng)力敏感效應(yīng)的影響，對我國頁巖氣開發(fā)顯得尤為重要。

頁巖有機(jī)質(zhì)與黏土礦物均能吸附頁巖氣，但以有機(jī)質(zhì)為主。研究表明吸附氣的解吸附對氣體傳輸?shù)挠绊戄^大，在頁巖氣降壓開發(fā)過程中，吸附氣部分解吸，有效水動(dòng)力傳輸通道增大，頁巖氣傳輸能力大幅度提高。吸附氣除了解吸附，在濃度梯度作用下還發(fā)生表面擴(kuò)散，其對氣體傳輸也起著重要作用。表面擴(kuò)散在較小的納米級尺度下總是主宰了氣體傳輸。由此可知，在計(jì)算頁巖微裂縫氣體質(zhì)量傳輸參數(shù)時(shí)，縫寬變化、解吸附作用、表面擴(kuò)散作用是不能忽略的。

針對頁巖儲層，前人對應(yīng)力敏感下孔隙中氣體質(zhì)量傳輸參數(shù)計(jì)算方法進(jìn)行了大量研究，而對頁巖微裂縫中氣體傳輸參數(shù)計(jì)算方法的研究卻幾乎沒有。吳克柳等基于滑脫流動(dòng)和克努森擴(kuò)散模型，耦合了不同傳輸機(jī)理，建立了微裂縫氣體傳輸模型(吳克柳,et al.,頁巖氣和致密砂巖氣藏微裂縫氣體傳輸特性.力學(xué)學(xué)報(bào),2015.47(6):p.955-964.)。然而，該模型并未考慮實(shí)際開發(fā)中應(yīng)力敏感下微裂縫寬度的變化、真實(shí)氣體解吸附和吸附氣體表面擴(kuò)散對氣體傳輸流量的影響。

Robertson等(Robertson,E.P.and R.L.Christiansen,A Permeability Modelfor Coal and Other Fractured,Sorptive-Elastic Media.Spe Journal,2006.13(3):p.314-324.)將儲層劃分為理想化的立方網(wǎng)格，研究了應(yīng)力敏感導(dǎo)致的基質(zhì)之間的微裂縫寬度變化。其認(rèn)為微裂縫壓縮性、基質(zhì)壓縮性以及氣體解吸附性共同使微裂縫寬度發(fā)生變化。但其僅討論了縫寬變化，未對裂縫中氣體傳輸流量特性展開研究。

由于微裂縫寬度變化對頁巖微裂縫氣體質(zhì)量傳輸影響很大，而前人對考慮應(yīng)力敏感下頁巖微裂縫氣體傳輸特性并沒有作相關(guān)研究，氣體傳輸參數(shù)的計(jì)算方法也未被提出。頁巖氣體質(zhì)量傳輸參數(shù)包括傳輸流量、微裂縫滲透率等，這些參數(shù)能夠很好地反映氣體傳輸特性，為儲層頁巖氣開發(fā)提供基礎(chǔ)參數(shù)。因而，發(fā)明一種考慮縫寬變化的頁巖微裂縫氣體質(zhì)量傳輸參數(shù)的計(jì)算方法對更為精確合理地指導(dǎo)現(xiàn)場頁巖氣生產(chǎn)開發(fā)及產(chǎn)量計(jì)算等方面具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本申請針對以上問題，提供了一種用于計(jì)算頁巖微裂縫縫寬變化下氣體質(zhì)量傳輸參數(shù)的方法。

為了解決上述技術(shù)問題，本申請公開了一種用于計(jì)算頁巖微裂縫縫寬變化下氣體質(zhì)量傳輸參數(shù)的方法，包括以下步驟：

步驟1、收集儲層壓力、微裂縫初始尺寸、巖石力學(xué)參數(shù)、儲層氣體相關(guān)參數(shù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；