[发明专利]一种页岩天然裂缝渗透率计算方法

权利要求书

1.一种页岩天然裂缝渗透率计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、从页岩储层段钻取岩心，并将钻取的岩心制成多个标准岩心柱；

S2、对S1得到的岩心柱沿着长轴方向进行人工劈裂，获取具有不同粗糙度的贯穿裂缝的页岩单缝样品；

S3、对S1得到的岩心柱沿着长轴方向模拟天然裂缝形态进行人工线切割，获取具有相同粗糙度不同条数的贯穿裂缝的页岩多缝样品，并在最小围压点下进行覆压渗透率实验，找出裂缝条数与页岩多缝渗透率之间的定量关系；

S4、基于S2中获取的页岩单缝样品，对其中一裂缝面进行扫描，得到裂缝面三维形貌图，计算出裂缝面粗糙度，并在最小围压点下进行覆压渗透率实验，找出裂缝面粗糙度与页岩单缝渗透率之间的定量关系；

S5、基于S2中获取的页岩单缝样品，在岩心柱两端垂直于裂缝面的相对端面上贴置铜箔垫片，定量模拟裂缝滑移，并在最小围压点下进行覆压渗透率实验，找出裂缝滑移距与页岩单缝渗透率之间的定量关系；

S6、基于S2中获取的页岩单缝样品，在不同围压点下进行覆压渗透率实验，找出有效压力与页岩单缝渗透率之间的定量关系；

S7、基于S6、S5和S4分别得到的有效压力、裂缝滑移距和裂缝面粗糙度与页岩单缝渗透率之间的关系式，通过多元非线性回归拟合，建立考虑有效压力、裂缝滑移距和裂缝面粗糙度的页岩单缝渗透率表征方程；

S8、基于S3得到的裂缝条数与页岩多缝渗透率之间的关系式，建立以页岩单缝渗透率和裂缝条数来计算页岩多缝渗透率的表达式；

S9、将S7建立的页岩单缝渗透率表征方程代入S8建立的页岩多缝渗透率表达式中，最终得到考虑有效压力、裂缝滑移距、裂缝面粗糙度和裂缝条数的页岩多缝渗透率综合表征方程；

其中，S2和S3无先后顺序，S4、S5和S6无先后顺序，S7和S8无先后顺序。

2.根据权利要求1所述的一种页岩天然裂缝渗透率计算方法，其特征在于，所述步骤S3中模拟天然裂缝形态进行人工线切割，获取相同粗糙度不同条数的贯穿裂缝，即基于页岩储层中主要发育的层理缝、滑脱缝、剪切缝和张裂缝天然裂缝缝面形态特征，将页岩天然裂缝划分为光滑裂缝、较光滑裂缝和粗糙裂缝，并分别模拟光滑、较光滑和粗糙裂缝面形态，用数控电火花线切割机将页岩岩心柱沿长轴方向按指定的形态切割成不同条数的贯穿裂缝；

所述步骤S3中为了使压力的影响最小化，将页岩不同条数裂缝样品在恒定孔压、最小围压条件下进行覆压渗透率实验，得到最小有效压力条件下不同裂缝条数对应的页岩多缝渗透率值，其中有效压力定义为围压与孔压的差值：

P_e＝P_c-P_p

式中：P_e为有效压力，MPa；P_c为围压，MPa；P_p为孔隙压力，MPa。

3.根据权利要求1所述的一种页岩天然裂缝渗透率计算方法，其特征在于，所述步骤S4中对裂缝面进行扫描即利用三维形貌仪以一定的间隔对裂缝表面进行数字化，采集各扫描点由X-Y坐标和对应高度Z坐标组成的裂缝面形貌数据集，重建裂缝面初始形貌，并用均方根粗糙度来表征裂缝面粗糙度，均方根粗糙度定义为相对于基准线偏差的均方根值，表达式为：

式中：R为裂缝面均方根粗糙度，mm；Z为基准线高度，这里基准线定义为最低点连线，mm；Z_i为每个测点(i＝1,2,…,n-1,n)高度，mm；

所述步骤S4中为了尽可能消除压力对裂缝面粗糙度的改变，将扫描裂缝面后的页岩单缝样品在恒定孔压、最小围压条件下进行覆压渗透率实验，得到最小有效压力条件下不同裂缝面粗糙度对应的页岩单缝渗透率值；

所述步骤S5中通过在人工劈裂样品两端垂直于裂缝面的相对端面上贴置一定厚度不同数量的铜箔垫片来模拟不同的裂缝滑移量，总的裂缝滑移量为所用铜箔垫片厚度之和；

所述步骤S5中为了使压力的影响最小化，在恒定孔压、最小围压条件下进行页岩单缝样品覆压渗透率实验，实验过程中每改变一次滑移量同时进行一次覆压渗透率测试，得到最小有效压力条件下不同裂缝滑移距对应的页岩单缝渗透率值；

所述步骤S6中在恒定孔压、不同围压条件下进行页岩单缝样品覆压渗透率实验，得到不同有效压力对应的页岩单缝渗透率值。