[发明专利]基于复电导率参数的含水合物沉积物样品渗透率评价方法

说明书

本发明涉及一种基于复电导率参数的含水合物沉积物样品渗透率评价方法，其步骤为：对含水合物沉积物样品进行低频电阻抗谱测量得到低频电阻抗谱，进一步换算得到复电导率谱；基于复电导率谱计算水合物饱和度；利用阿尔奇第一定律计算地层因子或者复电导率实部、复电导率虚部以及孔隙水导电率计算地层因子；基于弛豫时间结合水合物饱和度和地层因子、或极化幅度结合水合物饱和度和地层因子、或阳离子交换容量结合水合物饱和度、或孔径大小与分形维数结合水合物饱和度计算含水合物沉积物样品渗透率。本发明测量范围大，所需成本低，能够准确获取含水合物沉积物渗透率的量值，准确率高，能够有效反映含水合物沉积物的微观孔隙结构。

技术领域

本发明属于油气勘探开发技术领域，涉及天然气水合物勘探开发技术，具体地，涉及一种基于复电导率参数的含水合物沉积物样品渗透率评价方法。

背景技术

天然气水合物是天然气和水在适当的温度和压力下形成的一种类似冰的晶体材料，天然气水合物广泛存在于海洋沉积物和陆地永久冻土地区，被认为是一种有潜力的低碳排放清洁能源。自然界中水合物是以固体形式存在，水合物的分解会导致孔隙结构变化，同时产生气体(如甲烷)和水，进而导致渗透率变化。中国海洋天然气水合物主要存在于泥质粉砂沉积物中，水合物分解(开采过程中)含水合物沉积物的渗透率呈现复杂的动态变化趋势。一方面，在实验室内对这种松软、低渗的泥质粉砂沉积物的渗透率测试非常困难甚至难以实现准确测量。另一方面，野外测井评价也缺乏相应的数据解释方法。天然气水合物沉积物渗透率是指在一定的压差下沉积物允许流体流通的能力，是表征沉积物本身传导气、液流体能力的参数，影响沉积物中气体、液体的运移，进而影响沉积物中水合物的生成、分解以及气体运移的动态过程。含水合物沉积物的渗透性能是非常重要的一个地层参数，它关系着渗水和透气的稳定性以及天然气的产量，是评估水合物储层经济性的关键参数之一。

目前对于水合物沉积物渗透率的研究主要集中在沉积物多孔介质的组分以及粒径、水合物饱和度、水合物在多孔介质中的赋存模式和沉积物所受应力等方面。主要的方法分为三大类：利用实验测试法来获取含水合物沉积物渗透率、利用理论/经验模型来计算含水合物沉积物的相对渗透率以及利用微观探测技术结合数值模拟的方法来计算含水合物沉积物渗透率。含水合物沉积物渗透率的实验测试方法主要有基于稳态法的恒压法和恒流法、基于非稳态法的瞬态压力脉冲法以及基于持水曲线的测试方法。以上方法主要是利用专用的实验装置对含水合物沉积物岩心样品开展渗流实验，或者在人工合成的含水合物沉积物中进行单相或多相渗流实验。基于稳态法的恒压法和恒流法在测量粉细砂、粉土和黏土样品以及水合物饱和度超过50％的样品渗透率时存在稳定渗流难、耗时时间长、测量精度低等严重的问题。基于非稳态法的瞬态压力脉冲法测量细粉砂沉积物渗透率准确度较高，而对于含黏土矿物的沉积物，测量的渗透率结果误差仍然较大，并且在实验过程中所需设备较多，成本高。基于持水特征曲线的测试方法非常耗时，水渗出过程可能导致水合物分解，而施加的气体压力则有可能导致水合物进一步形成，从而影响到测试结果的可靠性和准确度。

现有对于含水合物沉积物渗透率评价应用广泛的方法是微观探测方法与数值模拟方法相结合。微观探测方法主要有X射线计算机断层扫描技术(以下简称：CT技术)、扫描电子显微镜技术(以下简称：SEM技术)以及核磁共振技术(以下简称：NMR技术)，但是CT技术以及SEM技术都需要采用实验室内昂贵的分析仪器且探测的样品空间区域很小，对于含水合物沉积物的样品的代表性受到限制，且CT技术不能较好地分辨水相和水合物相，而NMR技术必须保证相关试验设备对含水合物沉积物无核磁信号干扰，且NMR测试数据的定量解释存在较大的不确定性。另外，较高的仪器以及测试成本也限制了CT技术和NMR技术在水合物研究领域的应用。数值模拟研究方法主要有格子玻尔兹曼模拟(简称：LBM)法、孔隙网络模拟(简称PNM)法以及有限单元(简称：FEM)法。PNM法能够一定程度地表征含水合物沉积物的孔隙结构与渗流特性的关系，但是在孔隙等效过程中丢失了大量的沉积物微观孔隙信息。LBM法无法表征砂粒粒径，不能有效分析粒径对含水合物沉积物渗透率的影响。因此利用这两种方法不能有效研究砂质颗粒粒径及水合物赋存模式对含水合物沉积物渗透率变化特性的影响。