[发明专利]一种考虑页岩多尺度效应的流态评价方法

说明书

本发明公开了一种考虑页岩多尺度效应的流态评价方法，包括以下步骤：S1、收集页岩岩心基本参数；S2、建立考虑多尺度效应的表观渗透率计算模型；S3、建立同时存在的4种渗流模型，结合相关算法得到上游室和下游室的压力响应曲线；S4、利用脉冲衰减法实验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，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。本发明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4种渗流模型，计算得到上下室中的压力响应曲线，通过计算得到的压力响应曲线和实验测出的压力响应曲线相拟合，得到岩心中4种流态的相关参数和分布。

技术领域

本发明涉及页岩开发领域，具体涉及一种考虑页岩多尺度效应的流态评价方法。

背景技术

由于页岩岩心及其致密，常规稳态法、压降法等岩心渗透率测试方法中，均无法准确测试出通过岩心的气体流量，Brace在1968年将试井理论引入岩心测试当中，得到能够测试超低渗岩心渗透率的脉冲衰减法。国内外学者对此方法进行了大量的研究，国标GB/T34533—2017给出了基于Brace基质岩心模型脉冲衰减法测试页岩渗透率的具体操作步骤与操作方法。但是，还存在以下的缺陷和问题。

1、Brace模型基于基质页岩中的稳态流动，未考虑气体在岩心中的非稳态流动，未考虑页岩中气体吸附解吸的影响，同时也未考虑页岩岩心中发育的天然裂缝对气体流动的影响。

2、Brace模型在求解过程中忽略了高阶项，导致计算得到的结果为一近似解。

3、GB/T34533—2017测试方法得到的表观渗透率未考虑页岩岩心多尺度渗流的影响。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种考虑页岩多尺度效应的流态评价方法，针对页岩的多尺度效应，气体在岩心中的渗流不能用单一的流态来表示，页岩岩心中同时存在连续、滑脱、过渡和扩散四种流态，将岩心中各个流态的分布简化为并联模型求出岩心参数以解决上述问题。

本发明采用下述的技术方案：

一种考虑页岩多尺度效应的流态评价方法，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；

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；

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。

优选的，为提高步骤S5中的数据拟合精度，通过优化算法拟合得到岩心参数，所述优化算法为遗传算法，建立同时考虑上游室和下游室压力和压力导数的目标函数，所述遗传算法的计算公式为：

式中：P_d为模型计算得到的下游室压力，MPa；P_d'为模型计算得到的下游室压力导数，MPa；P_ed为实际下游室压力，MPa；P_ed'为实际下游室压力导数，MPa；P_u为模型计算得到的上游室压力，MPa；P_u'为模型计算得到的上游室压力导数，MPa；P_eu为实际上游室压力，MPa；P_eu'为实际上游室压力导数，MPa；n为实验数据个数。

优选的，步骤S1中所述页岩岩心的基本参数包括岩心长度、截面半径、岩心发育情况。