[發(fā)明專利]一種基于直毛管模型的弱膠結(jié)砂巖滲透率評(píng)估方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910677978.4
• 申請(qǐng)日: 2019-07-25
• 公開（公告）號(hào): CN110441205A
• 公開（公告）日: 2019-11-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉欽;牛小紅;孫亞軍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 太原理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N15/08
• 分類號(hào): G01N15/08
• 代理公司: 太原市科瑞達(dá)專利代理有限公司 14101
• 代理人: 申艷玲

1.一種基于直毛管模型的弱膠結(jié)砂巖滲透率評(píng)估方法，其特征在于包括以下步驟：

S01：在弱膠結(jié)沉積地層中鉆取弱膠結(jié)砂巖巖芯；

S02：選取部分弱膠結(jié)砂巖巖芯試樣進(jìn)行滲流實(shí)驗(yàn)測(cè)試，根據(jù)達(dá)西滲流定律，對(duì)滲透率進(jìn)行實(shí)時(shí)觀測(cè)；

S03：將復(fù)雜多變的弱膠結(jié)砂巖的孔隙結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化為一束束筆直平行的、直徑相同的毛管，構(gòu)建該弱膠結(jié)砂巖的直毛管模型；

S04：在達(dá)西滲流定律及直毛管滲流公式的基礎(chǔ)上，推導(dǎo)出直毛管模型中滲透率的理論評(píng)價(jià)值；

S05：根據(jù)S02中滲透率實(shí)驗(yàn)的實(shí)測(cè)值對(duì)S04中的理論評(píng)價(jià)值進(jìn)行修正。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于直毛管模型的弱膠結(jié)砂巖滲透率評(píng)估方法，其特征在于：S01中鉆取的弱膠結(jié)砂巖為中粒砂巖，粒徑為0.25～0.5mm；中粒砂巖各微觀結(jié)構(gòu)參數(shù)連續(xù)分布且制樣成功率較其它粒度的砂巖高，且能夠代表弱膠結(jié)砂巖的微觀結(jié)構(gòu)特征。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于直毛管模型的弱膠結(jié)砂巖滲透率評(píng)估方法，其特征在于：所述S02中弱膠結(jié)砂巖巖樣選用外徑32mm、內(nèi)徑25mm的開孔器進(jìn)行巖樣的干法制備，再利用臺(tái)式取芯鉆機(jī)將巖石制備成直徑為25mm，長(zhǎng)40mm 的標(biāo)準(zhǔn)圓柱體試樣50塊；滲流實(shí)驗(yàn)的樣品是從50塊巖樣中選取20塊直徑大于24mm且長(zhǎng)度在10mm以上的巖樣進(jìn)行測(cè)試。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于直毛管模型的弱膠結(jié)砂巖滲透率評(píng)估方法，其特征在于：所述S02中弱膠結(jié)砂巖樣多孔介質(zhì)均勻分布，且水流在砂巖內(nèi)部的滲流符合層流滲透定律，實(shí)驗(yàn)過(guò)程滿足達(dá)西滲流定律；且弱膠結(jié)砂巖樣的平均粒徑為200μm，雷諾系數(shù)遠(yuǎn)小于1。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于直毛管模型的弱膠結(jié)砂巖滲透率評(píng)估方法，其特征在于：所述S02滲流實(shí)驗(yàn)測(cè)試的參數(shù)設(shè)置如下：圍壓、軸壓均為2.5 MPa；水流的注入壓力為0.45MPa。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于直毛管模型的弱膠結(jié)砂巖滲透率評(píng)估方法，其特征在于：所述S02滲流實(shí)驗(yàn)測(cè)試過(guò)程中，當(dāng)滲流系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后要進(jìn)行動(dòng)水?dāng)_動(dòng)；動(dòng)水?dāng)_動(dòng)滲流過(guò)程中水流流速設(shè)定為三個(gè)擋，分別為：0.5mL/min、0.8mL/min和1mL/min，每檔注入時(shí)間均為10min，并依次交替往復(fù)注入，共進(jìn)行兩個(gè)周期。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于直毛管模型的弱膠結(jié)砂巖滲透率評(píng)估方法，其特征在于：所述S02中，根據(jù)實(shí)時(shí)觀測(cè)的滲透率將弱膠結(jié)砂巖的滲流實(shí)驗(yàn)過(guò)程分為三個(gè)階段，分別為飽和滲流階段、穩(wěn)定滲流階段和滲流突變階段。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于直毛管模型的弱膠結(jié)砂巖滲透率評(píng)估方法，其特征在于：弱膠結(jié)砂巖的飽和滲流階段，砂巖遇水后，砂巖中的黏土礦物逐漸吸水膨脹并堵塞喉道，導(dǎo)致砂巖飽和前初始滲透性較強(qiáng)，完全飽和后滲透性迅速下降；在穩(wěn)定滲流階段，砂巖充分飽和吸水后，巖體內(nèi)礦物顆粒充分與水巖作用進(jìn)而達(dá)到結(jié)構(gòu)平衡狀態(tài)，滲透系數(shù)也達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)，雖有波動(dòng)但變化幅度小于0.0002m/d；在動(dòng)水?dāng)_動(dòng)條件下，弱膠結(jié)砂巖進(jìn)入滲流突變階段，滲透系數(shù)發(fā)生了突變。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于直毛管模型的弱膠結(jié)砂巖滲透率評(píng)估方法，其特征在于：所述S03中，在建立弱膠結(jié)砂巖直毛管模型之前，需要對(duì)直毛管模型做如下假設(shè)：a. 水流在直毛管中作一維流動(dòng)；b. 每根毛管直徑相同，滲流特征一致；c. 直毛管均勻規(guī)則分布；

所述直毛管模型是由平行的且直徑均為的直毛管構(gòu)成，直毛管在模型中均勻等距分布。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于直毛管模型的弱膠結(jié)砂巖滲透率評(píng)估方法，其特征在于：直毛管模型中滲透率理論評(píng)價(jià)值的修正針對(duì)穩(wěn)定滲流階段和滲流突變階段；

弱膠結(jié)砂巖穩(wěn)定滲流階段滲透率理論公式修正為：

弱膠結(jié)砂巖滲流突變階段滲透率理論公式修正為：

式中：k₁—弱膠結(jié)砂巖穩(wěn)定滲流階段的滲透率，m/d；k₂—弱膠結(jié)砂巖滲流突變階段的滲透率，m/d；φ為孔隙度；為弱膠結(jié)砂巖的平均孔喉半徑，m；

β—修正系數(shù)，取值為1.5，量綱為1。