[发明专利]一种页岩天然裂缝渗透率计算方法

说明书

本发明公开了一种页岩天然裂缝渗透率计算方法。该方法包括以下步骤：制成页岩标准岩心柱；获取具有不同粗糙度的页岩单缝样品；获取具有相同粗糙度不同条数的页岩多缝样品；找出裂缝面粗糙度与页岩单缝渗透率之间的定量关系；找出裂缝滑移距与页岩单缝渗透率之间的定量关系；找出有效压力与页岩单缝渗透率之间的定量关系；找出裂缝条数与页岩多缝渗透率之间的定量关系；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；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；将建立的页岩单缝渗透率表征方程代入建立的页岩多缝渗透率表达式中，得到页岩多缝渗透率综合表征方程；本发明的方法计算出的页岩不同类型天然裂缝渗透率也更加接近储层条件下的真实情况。

技术领域

本发明涉及地质勘探技术领域，尤其涉及一种页岩天然裂缝渗透率计算方法。

背景技术

中国南方上扬子地台发育下寒武统牛蹄塘组和上奥陶统五峰-下志留统龙马溪组两套黑色海相页岩层系。由于这两套页岩层系分布广，厚度大，有机碳含量高，使之成为中国南方页岩气勘探开发的主要层位。与北美地区经历简单的构造抬升，页岩大面积连续分布，埋藏深度适中不同，中国南方牛蹄塘组和五峰-龙马溪组两套主要的页岩层系沉积后，经历了加里东期、海西期、印支期、燕山期和喜马拉雅期构造运动的叠加改造，表现为多期次抬升剥蚀和褶皱、断裂作用，使得中国南方页岩层系构造类型复杂多样，天然裂缝发育。

页岩通常以低孔隙度、特低渗透率为特征，那么对于页岩储层而言，天然裂缝的发育则具有重要意义。天然裂缝不仅可以为页岩气提供充足的存储空间，并且可以极大改善页岩的渗流能力，所以天然裂缝对页岩气的运移具有重要作用。部分学者对涪陵页岩气田的研究表明，与位于构造低点的钻井相比，构造高点的钻井具有明显更高的单井产量和地层压力系数，并提出页岩气通过相邻裂缝的阶梯式运移，使中国南方页岩气向构造高点富集。然而，如果裂缝发育规模过大，则会导致页岩气向非页岩层泄漏，不利于页岩气的富集。因此，天然裂缝对页岩气保存具有重要的影响。

此外，中国南方上扬子地台四川盆地从盆内到盆外呈现出不同的构造变形样式，主要由盆内稳定区、盆缘弱变形区和盆外强变形区所组成，从而导致四川盆地内外发育不同类型的天然裂缝。不同类型的天然裂缝具有不同的发育特征，即裂缝开度、裂缝长度、裂缝倾角、裂缝滑移量、裂缝面粗糙度和裂缝密度等裂缝特征参数发育差异较大；其中一些特征参数，例如裂缝开度、裂缝滑移量、裂缝面粗糙度和裂缝密度对页岩裂缝渗透率影响较大，准确评价这些参数对页岩裂缝渗透率的影响，并建立以上述参数表征页岩裂缝渗透率的方程，是评估不同类型天然裂缝对页岩气运移效率的重要一步，这对中国南方不同构造变形区页岩气的勘探具有重大意义。

然而，现有的文献多仅限于页岩基质渗透率实验，页岩裂缝渗透率还没有得到充分的研究，以至于不同类型天然裂缝在储层条件下的渗透率大小更是尚不清楚。本发明模型综合考虑了裂缝滑移距、裂缝面粗糙度和裂缝条数等裂缝特征参数以及有效压力等地层条件因素，通过对页岩气井不同类型天然裂缝特征参数进行详细描述和计算之后，并利用本发明提出的页岩天然裂缝渗透率表征方程，则可以分别得到不同类型天然裂缝在实际地层条件下的渗透率大小分布，弥补了现今无法获得地层条件下不同类型天然裂缝渗透率实测值的不足。

发明内容

本发明的目的在于，针对现有技术的上述不足，提出一种页岩天然裂缝渗透率计算方法。

本发明的一种页岩天然裂缝渗透率计算方法，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；