[发明专利]一种建立多孔介质自发渗吸量与时间关系数学模型的方法

说明书

本发明提供一种建立多孔介质自发渗吸量与时间关系数学模型的方法，包括：选取预定尺寸的两个岩样进行清洗烘干，对第一个岩样先抽真空后注水形成饱水样品，对其进行离心处理以获取核磁共震饱水与离心T₂谱图；此后使用第二个岩样开展自发渗吸实验，并利用核磁共震连续获取渗吸过程孔隙分布T₂谱图；根据前述两个岩样的数据计算出岩样的渗吸渗透率、平均毛管压力和表面弛豫率；将得到的参数代入Handy方程并替换相应的参数，得到基于核磁共震原理的适用于多孔介质自发渗吸过程渗吸量与时间关系的数学模型。本发明能够克服现有Handy方程中渗透率和毛管力不适用于自发渗吸研究过程的局限性，以及其在页岩等致密储层中不易获取渗透率和毛管力精确值的缺陷。

技术领域

本发明涉及地质领域，特别是涉及一种在现有基础上重新建立多孔介质自发渗吸量与时间关系数学模型的方法。

背景技术

自发渗吸是指流体在毛管力的作用下自发进入多孔介质孔隙的过程，其在材料、生物、地质等领域有着广泛的研究。在石油工程中，自发渗吸既与渗吸采油过程密切相关，又会导致压裂液在储层中滞留，对油气采收率有着复杂的影响。因此，准确地评价多孔介质的自发渗吸特征对解决页岩等致密储层水力压裂的相关问题有着重大意义。

当前，自发渗吸实验是研究多孔介质自发渗吸特征的主要方法。大量研究表明，多孔介质的孔隙度、渗透率、孔隙发育特征、材质都会影响其渗吸速率。前人多采用如孔隙迂曲度、渗吸渗透率和分型维数等参数构建自发渗吸的数学模型。这些模型虽能将多孔介质渗吸特征更加直观地表现出来，但这些模型高度依赖传统的孔隙度、渗透率、矿物组成等实验，同时难以直观地反映自发渗吸过程中流体的分布运移的特征。此外，对于页岩等具有超低孔渗性的多孔介质，使用传统的测试手段也难以获取孔隙度、渗透率等参数的精确值，导致已有的自发渗吸数学模型在实际应用时产生较大的误差，因此这也制约了其在现场以及不同环境条件下的应用。

近年来，核磁共震技术在研究多孔介质孔隙度、孔径分布以及渗透率等方面有着越来越广泛的应用，基于多孔介质T₂谱图的孔径特征分析已成为自发渗吸实验中的常用手段。其利用核磁共震T₂谱的产生原理，进一步计算自发渗吸过程中流体在多孔介质内分布和运移的过程，从而可直接或间接地获取影响自发渗吸速率的相关的参数，构建适用于自发渗吸的理论方程。

目前可通过Handy方程建立预测同向自发渗吸过程中渗吸量与时间关系的模型，但是该公式中的渗透率和毛管力在自发渗吸过程中存在一些局限性，特别是在页岩等致密储层中这两项参数不易获取到精确值，影响了对页岩类致密储层压裂过程的自吸评价结果。

发明内容

本发明的目的是提供一种在现有基础上重新建立多孔介质自发渗吸量与时间关系数学模型的方法。

具体地，本发明提供一种建立多孔介质自发渗吸量与时间关系数学模型的方法，包括如下步骤：

步骤100，选取预定尺寸的两个同样多孔介质岩样进行清洗烘干，对第一个岩样先抽真空后注水形成饱水样品，随后进行离心，在该过程中测量前后质量变化，并利用核磁共震获取孔隙分布的饱水T₂谱图；

步骤200，对第二个岩样开展自发渗吸实验，同时利用核磁共震获取其自发渗吸过程中的孔隙分布T₂谱图，及在不同时期的质量变化数据；

步骤300，绘制第一个岩样饱水与离心状态下的累计T₂信号图，以获取离心总信号量等于饱水信号量累计值时对应的T₂值，进而求出离心半径，并由此计算出岩样的表面弛豫率，再结合孔隙度、含水饱和度、及第二个岩样的饱水T₂谱图，计算出岩样的渗吸渗透率和平均毛管压力；

步骤400，将得到的渗吸渗透率、平均毛管压力和表面弛豫率代入Handy方程并替换相应的参数，得到基于核磁共震原理的适用于多孔介质自发渗吸过程渗吸量与时间关系的数学模型。