[发明专利]一种页岩储层多孔介质表观渗透率的计算方法

权利要求书

1.一种页岩储层多孔介质表观渗透率的计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、收集页岩气藏储层基本参数，计算得到克努森系数、贡献系数；

S2、利用克努森系数判断气体在毛细管中的流态，对应气体在毛细管中的流态和运移机制，建立相应的气体质量运移方程；

S3、根据储层岩样含水饱和度，确定不同尺寸毛细管对应的有效流动半径；

S4、建立气体在毛细管中不同流态下统一的质量运移方程；

S5、根据统一的质量运移方程，计算毛细管的表观渗透率；然后根据不同尺寸毛细管的分布频率，对不同尺寸毛细管的表观渗透率进行叠加，从而得到整个岩心的表观渗透率；

所述步骤S4中统一的质量运移方程的计算公式如下：

其中，F为滑脱系数，其计算公式如下：

其中，k_D为单根毛细管固有渗透率，其计算公式如下：

式中：J_tol—总的质量流量，kg/(m²·s)；J_vicious—黏性流质量流量，kg/(m²·s)；J_slip—滑脱效应质量流量，kg/(m²·s)；J_knudsen—克努森扩散质量流量，kg/(m²·s)；J_surface—表面扩散质量流量，kg/(m²·s)；ρ—气体密度，kg/m³；μ—气体黏度，Pa·s；k_D—单根毛细管固有渗透率，m²；d_m—气体分子直径，m；r—单根毛细管半径，r＝d/2，m；p—储层压力，Pa；p_L—Langmuir压力，Pa；——压力梯度算子符号，无因次；F—滑脱系数，无量纲；ε—贡献系数，无因次；D_k—克努森扩散系数，m²/s；M—气体摩尔质量，g/mol；D_s—表面扩散系数，m²/s；C_smax—吸附气最大吸附浓度，mol/m³；R—气体常数，J/(mol·K)；p_avg—储层平均压力，Pa；α—切向动量调节系数，无因次，取值为0～1；T—页岩储层温度，K；π—常数，3.14；

所述步骤S5中不同尺寸毛细管的表观渗透率计算公式如下：

其中，

式中：k_app,i—不同尺寸毛细管的表观渗透率，m²；i—计数符号，无量纲；d_m—气体分子直径，m；r_ie—不同尺寸毛细管对应的有效流动半径，m；p—储层压力，Pa；p_L—Langmuir压力，Pa；F_i—不同尺寸毛细管有效流动半径对应的滑脱系数，无量纲；ε_i—不同尺寸毛细管有效流动半径对应的贡献系数，无量纲；K_ni—不同尺寸毛细管有效流动半径对应的克努森数，无量纲；D_ki—不同尺寸毛细管有效流动半径对应的克努森扩散系数，m²/s；ρ—气体密度，kg/m³；μ—气体黏度，Pa·s；M—气体摩尔质量，g/mol；Ds—表面扩散系数，m²/s；C_smax—吸附气最大吸附浓度，mol/m³；S—常数，取值为1；K_nViscous—从连续流到拟扩散流开始过渡的Knudsen数，取值为0.3；δ—气体分子碰撞直径，m；k_B—玻尔兹曼常数，1.3805×10^-23J/K；

所述步骤S5中不同尺度下毛细管的表观渗透率叠加后，整个岩心的表观渗透率计算公式如下：

式中：k_app—岩心表观渗透率，m²；—基质孔隙度，无量纲；n—计数符号，无量纲；τ—岩石迂曲度，无量纲；λ_i—不同尺度毛细管的分布频率，无量纲；

其中迂曲度的计算公式如下：

式中：m—岩石迂曲度拟合参数，无量纲，取0.77。