[發明專利]一種評價致密多孔介質中氣體不同流動模式的實驗方法

有效

• 申請號: 202010020169.9
• 申請日: 2020-01-09
• 公開（公告）號: CN111220640B
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發明（設計）人: 肖前華;姜柏材;楊延輝;于榮澤;丁忠佩;劉忠華
• 申請（專利權）人: 重慶科技學院;桂林航天工業學院
• 主分類號: G01N24/08
• 分類號: G01N24/08
• 代理公司: 重慶蘊博君晟知識產權代理事務所(普通合伙) 50223
• 代理人: 鄭勇

針對頁巖氣和煤層氣特征以及現有實驗技術現狀，本發明采用核磁共振實驗技術和室內物理模型技術，通過測定不同開發階段核磁T₂圖譜，在結合數學工具，實現對不同滲流模式在不同開發階段對儲層產氣能力定量評價。本發明采用室內物理模擬技術進行評價，相對于常用的數值模擬方法，不存在因物理模型的選擇不同而引入誤差，同時實驗樣品直接來源于目標儲層，結果可直接用于現場應用。本發明采用核磁共振技術作為產能的計量工具，相對于采用排水或氣體流量計等常規計量手段，核磁共振計量過程實時記錄，不因設備固有的管道體積而引入的計量誤差。

技術領域

本發明涉及頁巖氣和煤層氣勘探領域，具體涉及一種評價致密多孔介質中氣體不同流動模式的實驗方法。

背景技術

十九大以來，黨中央提出了綠色發展戰略以及美麗中國建設等行動，我國對清潔能源的需求保持持續性增長，而我國作為頁巖氣和煤層氣資源大國，擁有大量的頁巖氣和煤層氣原地資源。因此，大力開發的頁巖氣和煤層氣資源是實現清潔中國和保證充足天然氣能源供應的重要補充。

自國家油氣重大專項頁巖氣和煤層氣項目啟動實施以來,頁巖氣和煤層氣開發取得了較大的成果及進步，但頁巖氣和煤層氣中甲烷賦存方式相對于常規儲層更為復雜，且煤層中含水量較大，因此，現有頁巖氣和煤層氣開采理論及方法對開采過程中的滲流機理評價還未形成完善的實驗方法。更加現有認識，頁巖氣和煤層氣基質中流動過程主要由吸附氣表面擴散、努森擴散、達西滲流等機理控制，如何定量表征不同機理在生產過程中對產能的貢獻情況有助于生產部門制定抽采方案和提出新的生產措施。

發明內容

本發明的發明目的是，對抽采過程中的滲流機理評價形成完善的實驗方法，定量表征不同機理在生產過程中對產能的貢獻情況。

本發明提供一種評價致密多孔介質中氣體不同流動模式的實驗方法，包括以下步驟：

S1：將待測巖心放入夾持器中，加圍壓至地層壓力進行巖心老化，老化時間為24小時；

S2：將老化好的巖心飽和甲烷流體，飽和方式采用恒壓飽和；

S3：生成不同壓力下巖心核磁弛豫圖譜，包括，設置夾持器出口回壓閥壓力，每設置一次回壓閥壓力，對模型進行模擬生產，回壓閥壓力值與入口壓力差值保持2MPa恒定，模擬生產時直至夾持器進出口壓力一致后測試核磁T₂圖譜，依次類推，直到入口壓力達到1MPa時停止實驗；

S4：對核磁弛豫圖譜中的吸附氣和非吸附氣進行識別，包括，對吸附態和非吸附態進行識別；

S5：依據努森數大小將流態分為四類：第一類Kn＞10為自由分子流；第二類0.1＞Kn＜10為過渡流；第三類0.001＞Kn＜0.1為滑脫流；第四類Kn＜0.001為達西流，努森數的定義為平均分子自由程與孔隙半徑的比值，計算式為式中，K_b為玻爾茲曼常數；T為開爾文溫度；d為分子直徑；r為孔隙半徑；P為孔隙壓力；

S6：將核磁測試結果的弛豫時間—幅度交匯圖轉換為孔徑—幅度交匯圖，弛豫時間和孔徑之間的轉換采用公式

其中R_max，R_min分別為樣品中游離氣存在的最大孔隙對應的半徑和最小孔隙對應的半徑，n為弛豫圖譜中從吸附氣和非吸附氣的臨界點到弛豫時間最大點的測試點數量總和，r_i為第i個點的弛豫時間對應的半徑；