[发明专利]一种页岩储层强制自吸量预测方法

说明书

本发明公开了一种页岩储层强制自吸量预测方法，通过页岩矿物分析将页岩劈分成页岩有机质和无机质(黏土矿物)。对于页岩有机质，考虑页岩有机质在压裂过程中受到毛管力、强制自吸作用力的影响、有机质毛细管非圆性特征、边界滑移效应等影响，结合分形理论，建立起页岩有机质自吸预测方法。对于页岩无机质(黏土矿物)，考虑页岩黏土矿物在压裂过程中受到毛管力、粘土孔隙渗透压以及强制自吸作用力的影响，考虑实际有机质毛细管非圆性特征、边界滑移效应、粘土孔隙渗透压以及强制外力等影响，结合分形理论，建立页岩黏土矿物自吸量预测方法。最后综合页岩多重孔隙劈分模型，结合页岩有机质和黏土矿物的自吸结果，建立页岩储层强制自吸量预测方法。

技术领域

本发明属于非常规油气开发技术领域，具体涉及一种页岩储层强制自吸量预测方法。

背景技术

页岩储层具有低孔、低渗、难动用的特点，采用大规模体积压裂是开发页岩气的关键技术。富气页岩储层普遍含有大量有机质和黏土矿物，页岩矿物有机质和黏土矿物的微小毛细管在毛管力作用下，压裂液将会进入毛细管。由于页岩有机质和黏土矿物特征不同，使得在压裂液自吸过程中，不同类型的矿物强制自吸作用机理不同。页岩有机质和黏土矿物在强制自吸过程中，除了受到共同的多种管径毛细管分布、非圆形管特征、边界滑移效应、毛管力、强制自吸外力等影响，黏土矿物还会受到渗透压的影响。这些因素的叠加都使的页岩有机质自吸规律预测变得很复杂。

目前用来预测储层岩石自吸量的解析数学方法通常没有区别考虑页岩有机质和黏土矿物不同的自吸受力特征。Lucas-Washburn是假设为单根圆形直毛细管、准平衡、充分发展的不可压缩牛顿流体层流状态，根据Hagen-Poiseuille定律，考虑静水压力和毛管力，建立了Lucas-Washburn(LW)自吸模型(Washburn E W.The Dynamics of Capillary Flow[J].Physical Review,1921,17(3):273-283.)，该模型仅适用于单根圆形直毛管在毛管压力作用下自吸预测分析；Benavente (Benavente D,Lock P,Curaetal.Predicting the Capillary Imbibition of Porous Rocks from Microstructure[J].Transport in Porous Media,2002,49(1):59-76.)等在LW自吸模型基础上，通过引入岩石迂曲度τ和孔隙形状因子δ，改进了LW模型。上述模型只适合单根毛细管的自吸量计算。事实上，页岩有机质实际上是由不同尺寸毛细管组成的多孔介质，岩石最大孔径大于最小孔径2个数量级以上。为了研究多孔介质岩石的自吸规律，Cai等(Cai J,Yu B,Zou M,etal.Fractal Characterization of Spontaneous Co-current Imbibition in PorousMedia[J].EnergyFuels,2010,24(3):1860-1867)基于Hagen-Poiseulle定律，借鉴LW模型的思路，通过引入分形理论描述多孔介质孔隙特征，建立了考虑毛管力、重力作用下的分形自吸模型。但是在他们的计算模型中，假设毛细管为圆形特征，没有考虑毛细管实际形状、压裂液的滑移效应以及强制外力作用，从而造成计算结果误差较大。