[发明专利]一种页岩储层多孔介质表观渗透率的计算方法

说明书

本发明属于非常规油气开发技术领域，涉及一种页岩储层多孔介质表观渗透率的计算方法，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，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，对不同尺寸毛细管的表观渗透率进行叠加，得到整个岩心的表观渗透率。本发明的有益效果：本发明方法考虑了页岩不同毛细管大小、分布频率、含水饱和度的影响，本发明提供的方法更加贴近储层真实情况，得到的数据更加精确。

技术领域

本发明涉及一种页岩储层多孔介质表观渗透率的计算方法，属于非常规油气开发技术领域。

背景技术

21世纪经济快速发展，能源需求不断攀升，煤、石油、天然气等传统能源的消耗也逐步增加，能源压力日益增大。在对能源巨大需求的新形势下，作为常规油气能源的有效补充，页岩气以非常规天然气的形式进入了人们的视野。

页岩气藏的开发方式主要以水平井分段压裂为主，为了能够准确的模拟出页岩气压裂施工后的产能，其中一个重要方面就是准确计算页岩基质的表观渗透率。页岩具有纳米孔微纳米孔，因此页岩的孔隙结构较为复杂；页岩气存在于页岩中的最常见状态为游离态和吸附态。由于页岩气特殊的赋存状态，这也导致了页岩气有着于常规储层中的气体有着不一样的流动方式，在页岩孔隙中，气体最为常见的流动包括黏性流、滑脱、解吸和扩散。由于在页岩内部孔隙半径的分布情况较为广泛，从几纳米到上千纳米的孔径都有存在。此外，页岩气藏通常具有一定含水饱和度，孔隙吼道壁上会形成水膜，孔隙有效半径往往小于孔隙吼道半径。目前计算页岩基质渗透率的方法大多只能求解单一毛细管的渗透率，通过当量水力学半径或者分形的理论将单根毛细管的表观渗透率扩展到页岩的表观渗透率，这种近似的处理方法无法反映出页岩基质中页岩气的多种流态和不同毛细管管径对表观渗透率的影响，且忽略了水膜厚度对页岩毛细管表观渗透率的影响，从而造成计算结果误差较大，对后续产能计算产生影响。

发明内容

本发明提供了一种页岩储层多孔介质表观渗透率的计算方法，其目的在于，解决现有技术中存在的上述问题。

本发明的技术方案如下：

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。

进一步的，所述步骤S1中页岩气藏储层基本参数包括毛细管直径、不同直径毛细管所占频率、气体类型、分子碰撞直径、气体分子直径、气体常数、页岩储层温度、气体摩尔质量、气体黏度、切向动量调节系数、气体分子密度、平均压力、表面最大浓度、朗格缪尔压力、表面扩散系数。

进一步的，所述步骤S1中克努森系数的计算公式如下：

式中：K_n—克努森系数，无因次；k_B—玻尔兹曼常数，1.3805×10^-23J/K；p—储层压力，Pa；T—页岩储层温度，K；π—常数，3.14；δ—气体分子碰撞直径，m；d—毛细管直径，m。