[发明专利]一种气体水合物分解过程中多孔介质气水相对渗透率的确定方法

权利要求书

1.一种气体水合物分解过程中多孔介质气水相对渗透率的确定方法，其特征在于，该方法包括玻璃刻蚀模型中水合物生成与分解阶段、基于图像处理的水合物饱和度与水合物分布确定阶段以及基于多相格子玻尔兹曼方法的气水相对渗透率确定阶段。所述方法能够在玻璃刻蚀模型中生成与分解气体水合物的同时，确定水合物饱和度、水合物分布以及气水相对渗透率。

2.根据权利要求1所述的一种气体水合物分解过程中多孔介质气水相对渗透率的确定方法，其特征在于，所述玻璃刻蚀模型中水合物生成与分解阶段的步骤包括：

步骤1-1：将玻璃刻蚀模型装入相关配套设备；

步骤1-2：在玻璃刻蚀模型中开展气体水合物生成实验；

步骤1-3：在玻璃刻蚀模型中开展气体水合物分解实验；

步骤1-4：通过显微镜获取气体水合物分解过程中不同时刻的玻璃刻蚀模型图像，用于确定水合物在玻璃刻蚀模型孔隙中的分布。

3.根据权利要求2所述的玻璃刻蚀模型中水合物生成与分解阶段，其特征在于，所述相关配套设备能够确保玻璃刻蚀模型的孔隙中达到水合物生成的高压低温条件，能够确保外部气体与水注入玻璃刻蚀模型，能够通过显微镜实时观察玻璃刻蚀模型孔隙中的物质变化。

4.根据权利要求1所述的一种气体水合物分解过程中多孔介质气水相对渗透率的确定方法，其特征在于，所述基于图像处理的水合物饱和度与水合物分布确定阶段的步骤包括：

步骤2-1：图像分割，从图片中选择感兴趣区域(ROI)，从ROI中分选原始孔隙(包含水合物)与水合物，进而确定水合物在孔隙中的分布位置，分别统计RIO中原始孔隙与水合物的所占图像像素点的总数，利用水合物饱和度量计算公式(EQ1)确定水合物饱和度，其中，

所述水合物饱和度量计算公式(EQ1)如下：

其中，

S_h为水合物饱和度，N_h为ROI中水合物所占图像像素点的总数，N_p0为ROI中孔隙所占图像像素点的总数；

步骤2-2：图像数据转化，将ROI图像转换为m行n列矩阵(a_ij)_m×n进行存储，i与j用于定位图像像素点的位置，如果像素点位置ij处为玻璃，将a_ij设为1，如果像素点位置ij处为水合物，将a_ij设为2，其余位置处的a_ij设为0，其中，

m为ROI图像长度方向上像素点总数，n为ROI图像宽度方向上像素点总数，其中，

ROI图像长度方向为流体流动方向。

5.根据权利要求1所述的一种气体水合物分解过程中多孔介质气水相对渗透率的确定方法，其特征在于，所述基于多相格子玻尔兹曼方法的气水相对渗透率确定阶段的步骤包括：

步骤3-1：将权利要求4所述矩阵(a_ij)_m×n导入多相格子玻尔兹曼模型，设定含水饱和度，其取值范围为0～100％，取值数量为M，获取不同含水饱和度下流体速度分布，其中，

所述含水饱和度的定义公式为(EQ2)，如下：

其中，S_w为含水饱和度，N_w为多相格子玻尔兹曼模型中水相节点的总数，N_p为多相格子玻尔兹曼模型中孔隙节点的总数；

步骤3-2：计算水合物饱和度为S_h时的气水相对渗透率。

6.根据权利要求5所述的基于多相格子玻尔兹曼方法的气水相对渗透率确定阶段，其特征在于，所述计算水合物饱和度为S_h时的气水相对渗透率的步骤包括：

步骤4-1：根据权利要求5中步骤3-1所述的流体速度分布，利用流量计算公式(EQ3)计算水合物饱和度为S_h，含水饱和度为100％时的水相流量与含气饱和度为100％时的气相流量。

所述流量计算公式(EQ3)如下：

其中，

Q_f为流体的流量，f＝g或者w，g表示气相，w表示水相，u_xf为格子在x方向上的速度，δ_x与δ_y分别为格子在x与y方向上的长度，L_x为多孔介质模型在流动方向上的长度。

步骤4-2：根据权利要求5中步骤3-1所述的流体速度分布，利用流量计算公式(EQ3)计算水合物饱和度为S_h，不同流体饱和度下的水相流量与气相流量。

步骤4-3：根据气水相对渗透率计算公式(EQ4)计算不同流体饱和度下的相对渗透率，其中，

气水相对渗透率计算公式(EQ4)如下：

其中，

k_rf为流体f的相对渗透率，Q_f(S_h,S_f)为水合物饱和度为S_h且流体f的饱和度为S_h时的流量，Q_f(S_h,S_f＝100％)为水合物饱和度为S_h且流体f的饱和度为100％时的流量。