[发明专利]一种水锁伤害物理模拟方法及装置

说明书

本申请实施例提供一种水锁伤害物理模拟方法及装置，涉及煤层气开发技术领域。该方法应用于储层伤害模拟系统，包括地质环境模拟及控制系统、压裂液注入系统和煤层气排采系统，地质环境模拟及控制系统包括夹持器，压裂液注入系统包括第一煤层气注入系统和压裂液注入子系统，煤层气排采系统包括第二煤层气注入系统；该方法包括通过第一煤层气注入系统和第二煤层气注入系统向夹持器注气，模拟压裂液侵入前的煤层气产出渗透率；再模拟压裂液侵入储层过程；再通过第一煤层气注入系统向夹持器注气，模拟压裂液返排过程。该方法用以解决现有的水锁伤害模拟方法由于难以体现和反映压裂液侵入‑返排这一实际煤层气排采过程导致的模拟不准确的问题。

技术领域

本申请涉及煤层气开发技术领域，具体而言，涉及一种水锁伤害物理模拟方法及装置。

背景技术

随着当前国际和国内经济的高速发展，能源日渐短缺，环境压力较大且煤矿安全生产的形势严峻，煤层气作为一种清洁能源，具有很大的利用价值，其开采工艺和技术也日渐成熟。近年来，很多国家采用了不同的开采技术对煤层气进行开采，取得了显著成效。

压裂及排采过程中侵入的外来液部分为不可移动相，导致储层含水饱和度增大、气相渗透率降低，进而导致煤储层产生水锁伤害。煤储层普遍具有亲水性，且孔喉为大小不等、形状各异且彼此曲折的毛细管纳米孔隙，具备极强的水锁潜势。

目前的水锁伤害及评价方法一般采用室内实验测试方法，但现有测试方法通常未考虑实际煤层气开发过程中压裂液侵入及返排这一过程，而是直接建立饱和柱状煤样以气驱进行水锁伤害模拟，但不同含水饱和度下表征的水锁伤害难以体现和反映压裂液侵入-返排这一实际煤层气排采过程，因此存在模拟不准确的问题。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种水锁伤害物理模拟方法及装置，用以解决现有的水锁伤害模拟方法由于难以体现和反映压裂液侵入-返排这一实际煤层气排采过程导致的模拟不准确的问题。

本申请实施例提供了一种水锁伤害物理模拟方法，应用于储层伤害模拟系统，该储层伤害模拟系统包括地质环境模拟及控制系统、压裂液注入系统和煤层气排采系统，地质环境模拟及控制系统包括用于放置样品的夹持器，压裂液注入系统包括第一煤层气注入系统和压裂液注入子系统，煤层气排采系统包括第二煤层气注入系统；该方法包括：

通过地质环境模拟及控制系统模拟储层所处的目标地质环境状态；

通过第一煤层气注入系统和第二煤层气注入系统向已处于目标地质环境状态的夹持器注气，用于模拟压裂液侵入前的煤层气状态，以获取压裂液侵入前的第一气相渗透率；

通过压裂液注入子系统向所述夹持器内注入压裂液，用于模拟压裂液侵入储层过程；

通过第一煤层气注入系统向放置有样品的夹持器内注气，用于模拟压裂液返排过程，以获取压裂液返排过程的第二气相渗透率；

根据第一气相渗透率和第二气相渗透率确定气相渗透伤害率，气相渗透伤害率用于评价水锁伤害对气相渗透率的伤害程度。

在上述实现过程中，通过地质环境模拟及控制系统模拟储层所处的目标地质环境状态如地层温度和地层压力等；

由于煤层气开采时会出现人工裂缝，其他部位仍是储层基质，储层基质内孔隙压力受上覆岩层重力及构造应力影响，导致人工裂缝处的压力与储层基质处孔隙压力不同；因此在模拟过程中，分别通过第一煤层气注入系统和第二煤层气注入系统向已处于目标地质环境状态的夹持器的两端注气，利用第一煤层气注入系统的注气压力模拟人工裂缝处的压力状态，利用第二煤层气注入系统的注气压力模拟储层基质的压力状态，从而模拟了储层原位地质条件和压裂液侵入前的煤层气产出渗透率，为模拟实际开采过程中的压裂液侵入-返排过程奠定了基础。

在上述模拟了储层原位地质条件的基础上，通过压裂液注入子系统向夹持器内注入压裂液，模拟压裂液侵入储层的过程；