[发明专利]用于计算页岩微裂缝缝宽变化下气体质量传输参数的方法

说明书

本申请公开了一种用于计算页岩微裂缝缝宽变化下气体质量传输参数的方法，包括以下步骤：收集储层压力、微裂缝初始尺寸、岩石力学参数、储层气体相关参数基础数据；根据微裂缝压缩性、基质压缩性以及气体解吸附性对微裂缝宽度的影响，建立应力敏感下缝宽变化方程；针对不同的传输机理，建立考虑页岩缝宽动态变化下描述连续流动、滑脱流动、克努森流动、表面扩散作用相对应的流态的质量运移方程；建立考虑页岩缝宽动态变化下描述不同传输机理质量运移的统一方程。本发明能计算页岩微裂缝中气体质量传输参数，且考虑了应力敏感下的缝宽动态变化，具有新颖性、综合性等特点。

技术领域

本申请属于矿物资源技术领域，具体地说，涉及一种用于计算页岩微裂缝缝宽变化下气体质量传输参数的方法。

背景技术

在应力和热流体作用下，页岩气储集层在成岩及烃类演化过程中会产生微裂缝，呈规则和不规则的微裂缝易在有机质边缘或薄弱面形成，这些微裂缝的存在对页岩气体的质量传输影响很大。根据Knudsen数的定义，可以把微裂缝气体传输流动形态分为连续流、滑脱流、过渡流和克努森流，不同的流态也会影响页岩微裂缝的质量传输。

与砂岩相比，页岩有机质强度弱，更易变形，页岩气藏在降压开发过程中，有效应力增大，应力敏感效应会更强。因此，在建立页岩气微裂缝质量传输时，充分考虑应力敏感效应的影响，对我国页岩气开发显得尤为重要。

页岩有机质与黏土矿物均能吸附页岩气，但以有机质为主。研究表明吸附气的解吸附对气体传输的影响较大，在页岩气降压开发过程中，吸附气部分解吸，有效水动力传输通道增大，页岩气传输能力大幅度提高。吸附气除了解吸附，在浓度梯度作用下还发生表面扩散，其对气体传输也起着重要作用。表面扩散在较小的纳米级尺度下总是主宰了气体传输。由此可知，在计算页岩微裂缝气体质量传输参数时，缝宽变化、解吸附作用、表面扩散作用是不能忽略的。

针对页岩储层，前人对应力敏感下孔隙中气体质量传输参数计算方法进行了大量研究，而对页岩微裂缝中气体传输参数计算方法的研究却几乎没有。吴克柳等基于滑脱流动和克努森扩散模型，耦合了不同传输机理，建立了微裂缝气体传输模型(吴克柳,et al.,页岩气和致密砂岩气藏微裂缝气体传输特性.力学学报,2015.47(6):p.955-964.)。然而，该模型并未考虑实际开发中应力敏感下微裂缝宽度的变化、真实气体解吸附和吸附气体表面扩散对气体传输流量的影响。

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.)将储层划分为理想化的立方网格，研究了应力敏感导致的基质之间的微裂缝宽度变化。其认为微裂缝压缩性、基质压缩性以及气体解吸附性共同使微裂缝宽度发生变化。但其仅讨论了缝宽变化，未对裂缝中气体传输流量特性展开研究。

由于微裂缝宽度变化对页岩微裂缝气体质量传输影响很大，而前人对考虑应力敏感下页岩微裂缝气体传输特性并没有作相关研究，气体传输参数的计算方法也未被提出。页岩气体质量传输参数包括传输流量、微裂缝渗透率等，这些参数能够很好地反映气体传输特性，为储层页岩气开发提供基础参数。因而，发明一种考虑缝宽变化的页岩微裂缝气体质量传输参数的计算方法对更为精确合理地指导现场页岩气生产开发及产量计算等方面具有重要意义。

发明内容

有鉴于此，本申请针对以上问题，提供了一种用于计算页岩微裂缝缝宽变化下气体质量传输参数的方法。

为了解决上述技术问题，本申请公开了一种用于计算页岩微裂缝缝宽变化下气体质量传输参数的方法，包括以下步骤：

步骤1、收集储层压力、微裂缝初始尺寸、岩石力学参数、储层气体相关参数基础数据；