[发明专利]一种考虑页岩多尺度效应的流态评价方法

权利要求书

1.一种考虑页岩多尺度效应的流态评价方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、收集发育状态各不相同的页岩岩心的基本参数；

S2、建立考虑多尺度效应的表观渗透率计算模型：

式中：η_c、η_s、η_t、η_d分别为岩心中连续流、滑脱流、过渡流和扩散流等效孔径所占百分比,无量纲；r_ceff、r_seff、r_teff、r_deff分别为岩心中连续流、滑脱流、过渡流和扩散流的等效孔径，m；分别为岩心中连续流、滑脱流、过渡流和扩散流的孔隙度，无量纲；τ_c、τ_s、τ_t、τ_d分别为岩心中连续流、滑脱流、过渡流和扩散流的等效迂曲度，无量纲；b为B-K模型滑脱系数，通常取-1；k_app为气体表观渗透率，m²；K_nc、K_ns、K_nt、K_nd分别为连续流、滑脱流、过渡流和扩散流的克努森数，无量纲；α_c、α_s、α_t、α_d分别为连续流、滑脱流、过渡流和扩散流的稀薄系数，无量纲；

其中：

式中：R为气体常数，8.314J/(mol·K)；M_g为气体摩尔质量，kg；T为开式温度，K；μ为气体粘度，cP；p为压力，MPa；

S3、建立考虑吸附解吸的基质和基质+天然裂缝发育的页岩岩心中同时存在的连续流、滑脱流、过渡流和扩散4种渗流模型，结合无因次化、拉式变换和Stephest数值反演得到上游室和下游室的压力响应曲线；

所述基质的渗流模型为：

式中：μ_mg为基质中气体粘度，cP；k_appm为基质表观渗透率，m²；V_L为Langmuir体积，cm³/g；P_L为Langmuir压力，MPa；ρ_mg为平均压力下气体密度，g/cm³；p为压力，MPa；c_mg为基质中气体压缩系数，MPa^-1；ρ_gsc为标况下气体密度，g/cm³；为基质孔隙度，无量纲；

结合拉式变换和无因次化得到上游压力为：

式中，β为上游室体积储集系数，无量纲；s为拉普拉斯变化变量，无量纲；δ为方便计算采用的中间参数，无量纲；

下游压力为：

式中，γ为下游室体积储集系数，无量纲；

所述基质+天然裂缝的岩心渗流模型为：

式中，ρ_gm为基质中气体密度，g/cm³；q_m为裂缝向基质的窜流量，m³/s；v_m为基质中气体流速，m/s；V_E为等温吸附气体体积，cm³；t为时间，s；x为岩心水平方向，无量纲；

其中，

式中，p_m为基质压力，MPa；P_L为Langmuir压力，MPa

结合拉式变换和无因次化得到上游压力响应为：

下游压力响应为：

公式(11)、(12)中，

定义无因次参数为：

其中，s为拉普拉斯变化变量，无量纲；μ_gm为基质中气体粘度，cP；μ_gf为裂缝中气体粘度，cP；k_appf为裂缝系统表观渗透率，m²；为裂缝孔隙度，无量纲；α为形状因子，(cm²)^-1；V_u为上游室体积，cm³；V_d为下游室体积，cm³；L为岩心长度，cm；c_td为下游室综合压缩系数，MPa^-1；c_tu为上游室综合压缩系数，MPa^-1；c_gm为基质中气体压缩系数，MPa^-1；B、C、D、E、A_d、A_u均为方便计算采用的参数，无量纲；μ′、k′、ω_t为方便计算采用的无因次参数，无量纲；λ为窜流系数，无量纲；

S4、利用脉冲衰减法实验装置对页岩岩心进行脉冲衰减实验，利用实验数据测出上游室和下游室的压力响应曲线；

S5、结合不同发育状况的岩心压力响应模型，通过优化算法，拟合实验数据计算得到上游室和下游室的压力响应曲线,计算得出岩心参数。