[發明專利]一種剪切縫頁巖巖心脈沖衰減滲透率測試方法

有效

• 申請號: 201910664344.5
• 申請日: 2019-07-23
• 公開（公告）號: CN110261282B
• 公開（公告）日: 2021-09-28
• 發明（設計）人: 劉建儀;蔣櫓;楊召;劉治彬;余凡;代建偉
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08;G06F17/13;G06F17/12
• 代理公司: 北京中索知識產權代理有限公司 11640
• 代理人: 房立普

1.一種剪切縫頁巖巖心脈沖衰減滲透率測試方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1：基于氣體在頁巖剪切縫巖心中的多尺度滲流模型，建立剪切縫頁巖巖心雙重介質物理模型；所述剪切縫頁巖巖心雙重介質物理模型包括：

裂縫系統滲流方程：

式中：k_fe為裂縫表觀滲透率，mD；μ_g為氣體粘度，mPa·s；B_g為天然氣體積系數，無量綱；p_f為裂縫壓力，MPa；q_m為單位體積裂縫向基質的竄流量，1/s；t為時間，s；為裂縫孔隙度，無因次；

基質系統滲流方程：

式中：k_me為基質表觀滲透率，mD；p_m為基質壓力，MPa；為基質孔隙度，無因次；q_des為單位巖心吸附解吸氣量，1/s；V_E為單位體積巖心等溫吸附氣體體積，cm³/cm³；

當基質與裂縫間的竄流為擬穩態竄流時：

式中：α為稀疏系數，無量綱；

當基質與裂縫間的竄流為非穩態竄流時：

式中：r₁為基質顆粒半徑，cm；r_b為積分半徑，cm；

邊界條件為：

上游腔室：

下游腔室：

式中：k_m為基質滲透率，mD；A為巖心表面積，cm²；x為水平方向橫坐標值，無量綱；u為上游瓶位置x軸坐標；k_f為裂縫滲透率，mD；V_u為上游室體積，cm³；V_g為氣體摩爾體積，0.0224m³/mol；Z為氣體偏差因子，無量綱；R為氣體常數，8.314J/(mol·K)；T_du為上下游瓶溫度，K；p_u為上游室壓力，MPa；C_g為氣體壓縮系數，MPa^-1；d為下游瓶位置x軸坐標；V_d為下游室體積，cm³；p_d為下游室壓力，MPa；

初始條件：

式中：x、y為系統中某點坐標；p_mi為基質初始壓力，MPa；p_fi為裂縫初始壓力，MPa；p_u0為上游初始壓力，MPa；p_d0為下游初始壓力，MPa；

S2：使用有限體積法獲得物理模型對應的有限體積離散格式，結合牛頓-拉普森迭代算法求解物理模型全隱式求解格式，對模型進行編程求解；

S3：利用脈沖衰減法實驗裝置對剪切縫頁巖巖心進行脈沖衰減實驗，利用實驗數據測出上游室和下游室的壓力、時間關系曲線；

S4：結合剪切縫頁巖巖心雙重介質物理模型，采用曲線擬合的方法來獲取剪切縫頁巖巖心的基質滲透率和裂縫滲透率。

2.根據權利要求1所述的剪切縫頁巖巖心脈沖衰減滲透率測試方法，其特征在于，步驟S1中所述多尺度滲流模型為B-K模型，所述B-K模型數學描述方程為：

式中：k_app為表觀滲透率，mD；k_∞為固有滲透率，mD；K_n為克努森數，無量綱；α為稀疏系數，無量綱；b為滑脫系數，無量綱。