[發明專利]一種氣體水合物分解過程中多孔介質氣水相對滲透率的確定方法

在審

• 申請號: 202011467777.0
• 申請日: 2020-12-14
• 公開（公告）號: CN112666059A
• 公開（公告）日: 2021-04-16
• 發明（設計）人: 侯健;紀云開;杜慶軍;劉永革;周康;劉月亮;韋貝;趙二猛;白雅潔
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種氣體水合物分解過程中多孔介質氣水相對滲透率的確定方法，其特征在于，該方法包括玻璃刻蝕模型中水合物生成與分解階段、基于圖像處理的水合物飽和度與水合物分布確定階段以及基于多相格子玻爾茲曼方法的氣水相對滲透率確定階段。所述方法能夠在玻璃刻蝕模型中生成與分解氣體水合物的同時，確定水合物飽和度、水合物分布以及氣水相對滲透率。

2.根據權利要求1所述的一種氣體水合物分解過程中多孔介質氣水相對滲透率的確定方法，其特征在于，所述玻璃刻蝕模型中水合物生成與分解階段的步驟包括：

步驟1-1：將玻璃刻蝕模型裝入相關配套設備；

步驟1-2：在玻璃刻蝕模型中開展氣體水合物生成實驗；

步驟1-3：在玻璃刻蝕模型中開展氣體水合物分解實驗；

步驟1-4：通過顯微鏡獲取氣體水合物分解過程中不同時刻的玻璃刻蝕模型圖像，用于確定水合物在玻璃刻蝕模型孔隙中的分布。

3.根據權利要求2所述的玻璃刻蝕模型中水合物生成與分解階段，其特征在于，所述相關配套設備能夠確保玻璃刻蝕模型的孔隙中達到水合物生成的高壓低溫條件，能夠確保外部氣體與水注入玻璃刻蝕模型，能夠通過顯微鏡實時觀察玻璃刻蝕模型孔隙中的物質變化。

4.根據權利要求1所述的一種氣體水合物分解過程中多孔介質氣水相對滲透率的確定方法，其特征在于，所述基于圖像處理的水合物飽和度與水合物分布確定階段的步驟包括：

步驟2-1：圖像分割，從圖片中選擇感興趣區域(ROI)，從ROI中分選原始孔隙(包含水合物)與水合物，進而確定水合物在孔隙中的分布位置，分別統計RIO中原始孔隙與水合物的所占圖像像素點的總數，利用水合物飽和度量計算公式(EQ1)確定水合物飽和度，其中，

所述水合物飽和度量計算公式(EQ1)如下：

其中，

S_h為水合物飽和度，N_h為ROI中水合物所占圖像像素點的總數，N_p0為ROI中孔隙所占圖像像素點的總數；

步驟2-2：圖像數據轉化，將ROI圖像轉換為m行n列矩陣(a_ij)_m×n進行存儲，i與j用于定位圖像像素點的位置，如果像素點位置ij處為玻璃，將a_ij設為1，如果像素點位置ij處為水合物，將a_ij設為2，其余位置處的a_ij設為0，其中，

m為ROI圖像長度方向上像素點總數，n為ROI圖像寬度方向上像素點總數，其中，

ROI圖像長度方向為流體流動方向。

5.根據權利要求1所述的一種氣體水合物分解過程中多孔介質氣水相對滲透率的確定方法，其特征在于，所述基于多相格子玻爾茲曼方法的氣水相對滲透率確定階段的步驟包括：

步驟3-1：將權利要求4所述矩陣(a_ij)_m×n導入多相格子玻爾茲曼模型，設定含水飽和度，其取值范圍為0～100％，取值數量為M，獲取不同含水飽和度下流體速度分布，其中，

所述含水飽和度的定義公式為(EQ2)，如下：

其中，S_w為含水飽和度，N_w為多相格子玻爾茲曼模型中水相節點的總數，N_p為多相格子玻爾茲曼模型中孔隙節點的總數；

步驟3-2：計算水合物飽和度為S_h時的氣水相對滲透率。

6.根據權利要求5所述的基于多相格子玻爾茲曼方法的氣水相對滲透率確定階段，其特征在于，所述計算水合物飽和度為S_h時的氣水相對滲透率的步驟包括：

步驟4-1：根據權利要求5中步驟3-1所述的流體速度分布，利用流量計算公式(EQ3)計算水合物飽和度為S_h，含水飽和度為100％時的水相流量與含氣飽和度為100％時的氣相流量。

所述流量計算公式(EQ3)如下：

其中，

Q_f為流體的流量，f＝g或者w，g表示氣相，w表示水相，u_xf為格子在x方向上的速度，δ_x與δ_y分別為格子在x與y方向上的長度，L_x為多孔介質模型在流動方向上的長度。

步驟4-2：根據權利要求5中步驟3-1所述的流體速度分布，利用流量計算公式(EQ3)計算水合物飽和度為S_h，不同流體飽和度下的水相流量與氣相流量。

步驟4-3：根據氣水相對滲透率計算公式(EQ4)計算不同流體飽和度下的相對滲透率，其中，

氣水相對滲透率計算公式(EQ4)如下：

其中，

k_rf為流體f的相對滲透率，Q_f(S_h,S_f)為水合物飽和度為S_h且流體f的飽和度為S_h時的流量，Q_f(S_h,S_f＝100％)為水合物飽和度為S_h且流體f的飽和度為100％時的流量。