储层条件下页岩动态表观渗透率的计算方法技术

本发明专利技术属于页岩气开发技术领域，具体而言，涉及储层条件下页岩动态表观渗透率的计算方法，包括下列步骤：A、收集储层基本参数；B、判断储层中气体流态；C、根据储层中气体流态，建立相应的页岩气质量运移方程；D、建立储层单一孔径中页岩气在不同流态下的质量运移统一方程；E、根据质量运移统一方程和页岩固有渗透率，计算页岩孔隙半径和在储层条件下的动态表观渗透率。本发明专利技术提供的方法充分考虑了页岩气主要以游离态和吸附态赋存为主，以及由于储层压力改变引起的页岩表观渗透率动态变化的特点，结合页岩储层固有渗透率，计算出不同气体流态条件下页岩岩心的动态表观渗透率，为后期的页岩气产量预测奠定坚实的基础。

Calculation method of shale dynamic apparent permeability under reservoir conditions

The invention belongs to the technical field of shale gas development, in particular, relates to a dynamic calculation method of shale permeability under the condition of reservoir, which comprises the following steps: A, collecting basic reservoir parameters; B, determine the gas from the reservoir flow; C, based on the gas reservoir flow, shale gas migration equation to establish the corresponding quality the quality of D, a unified equation migration; establish shale reservoirs in a single aperture gas under different flow pattern; E, according to the unified quality migration equation and the intrinsic permeability of shale, the dynamic calculation of the apparent permeability and pore radius in shale reservoir conditions. The present invention provides a method for the full consideration of the shale gas mainly in the free state and the adsorption state of occurrence, as well as the reservoir pressure caused by the change of the apparent permeability of shale dynamic characteristics, combined with the intrinsic permeability of shale reservoir, calculate different gas flow patterns under the conditions of the shale core dynamic apparent permeability, lay a solid foundation for the shale gas production forecast.

【技术实现步骤摘要】
储层条件下页岩动态表观渗透率的计算方法
本专利技术涉及储层条件下页岩动态表观渗透率的计算方法，属于页岩气开发

技术介绍
与常规天然气储层相比，页岩气在页岩储层中表现出多种赋存方式、多重运移方式并存的特点：①赋存方式多样，因为页岩气储层具有自生自储的特点，除了赋存于孔隙和裂缝中的游离气，纳微米孔隙壁上也赋存有大量吸附气，还有部分页岩气溶解于干酪根和水体中；②页岩气在页岩储集层中的运移表现出多尺度性：首先页岩气储集和渗流空间包括有机质纳米孔隙、微孔隙、储层天然微裂缝和压裂改造形成的多尺度复杂裂缝网络，页岩气在储层中的流动具有多尺度性，并且不同尺度孔径中的流动不同；其次随着生产的进行，地层压力改变，页岩气在流动过程中的扩散、渗流、滑脱流、克努森扩散流等多种运移机理存在相互转化。为了准确描述页岩气吸附-解吸、扩散、渗流、滑脱、克努森扩散等同时存在、相互影响、相互制约的整体过程，以及压力、温度等环境因素对运移规律的综合影响，目前通常采用的方法都是通过引入无因次的克努森数来表征吸附态页岩气在不同孔隙介质和外界条件下的流态，然后针对每一个流态选用相对应的方程描述其渗流机理，计算出页岩储层表观渗透率。但是这些方法无法方便的综合考虑上述多重运移机制对页岩储层表观渗透率的影响，也不能计算表观渗透率随地层压力变化而动态改变，这给页岩储层表观渗透率的准确预测造成了很大的困难。
技术实现思路
本专利技术提供了储层条件下页岩动态表观渗透率的计算方法，其目的在于，解决现有技术中存在的上述问题。本专利技术的技术方案如下：本专利技术提供了储层条件下页岩动态表观渗透率的计算方法，包括下列步骤：A、收集储层基本参数；B、判断储层中气体流态；C、根据储层中气体流态，建立相应的气体质量运移方程；D、建立储层单一孔径中页岩气在不同流态下的质量运移统一方程；E、根据质量运移统一方程，再结合室内实验测得的页岩固有渗透率，计算页岩孔隙半径和在储层条件下的动态表观渗透率。在本专利技术提供的实施例中，上述步骤A中，储层基本参数包括页岩储层温度、气体类型、气体常数、气体摩尔质量、气体黏度、切向动量调节系数、气体分子密度、平均压力、表面最大浓度、朗格缪尔压力和表面扩散系数。在本专利技术提供的实施例中，上述步骤B中，利用克努森系数(Kn)判断储层中气体流态，克努森系数(Kn)计算公式如下：式中：Kn—克努森系数，无因此；KB—玻尔兹曼常数，1.3805×10-23J/K；p—储层压力，MPa；T—储层温度，K；π—常数，3.14；δ—气体分子碰撞直径，m；d—孔喉直径，nm。在本专利技术提供的实施例中，上述步骤C中，页岩气质量运移方程包括游离态页岩气质量运移方程和吸附态页岩气质量运移方程。在本专利技术提供的实施例中，上述步骤D中，质量运移统一方程及计算公式如下：其中：式中：Jtol—总的质量流量，kg/(m2·s)；Jvicious—黏性流质量流量，kg/(m2·s)；Jslip—滑脱效应质量流量，kg/(m2·s)；Jknudsen—克努森扩散质量流量，kg/(m2·s)；Jsurface—表面扩散质量流量，kg/(m2·s)；ρ—气体密度，kg/m3；μ—气体黏度，Pa·s；kD—页岩固有渗透率，m2；dm—气体分子直径，m；r—孔隙吼道半径，m；p—储层压力，MPa；pL—Langmuir压力，MPa；F—滑脱系数，无量纲；Dk—克努森扩散系数，m2/s；M—气体摩尔质量，g/mol；Ds—表面扩散系数，m2/s；Csmax—吸附气最大吸附浓度，mol/m3；ε—贡献系数，无因次；R—气体常数，J/(mol·K)；pavg—平均压力(在圆形单管中为进口、出口平均压力)，Pa；α—切向动量调节系数，无因次，取值为0～1；T—储层温度，K；π—常数，3.14。在本专利技术提供的实施例中，上述步骤E中，动态表观渗透率的计算公式如下：式中：kapp—页岩动态表观渗透率，m2；dm—气体分子直径，m；r—孔隙吼道半径，m；p—储层压力，MPa；pL—Langmuir压力，MPa；F—滑脱系数，无量纲；ε—贡献系数，无因次；ρ—气体密度，kg/m3；μ—气体黏度，Pa·s；Dk—克努森扩散系数，m2/s；M—气体摩尔质量，g/mol；Ds—表面扩散系数，m2/s；kD—页岩固有渗透率，m2；Csmax—吸附气最大吸附浓度，mol/m3。在本专利技术提供的实施例中，上述贡献系数ε的计算公式如下：式中：CA—常数，无因次，一般取值为1；Kn—克努森系数，无因此；KnViscous—从连续流到拟扩散流开始过渡的Knudsen数，取值为0.3；S—常数，取值为1。本专利技术的有益效果为：本专利技术提供的页岩动态表观渗透率的计算方法充分考虑了页岩气主要以游离态和吸附态赋存，采用了连续介质力学和分子运动学相结合的方法，综合考虑游离态页岩气黏性流、Knudsen扩散、滑脱效应和吸附态页岩气解吸作用、表面扩散多重运移机理，建立了多尺度多流态下的气体质量运移统一方程，再结合室内实验测得的页岩固有渗透率，从而计算出不同气体流态条件下页岩岩心的动态表观渗透率，为后期的页岩气产量预测奠定了坚实的基础。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它相关的附图。图1本专利技术实施例提供的渗透率修正系数与温度、压力的关系曲线图；图2本专利技术实施例提供的不同模型渗透率修正系数随Knudsen数变化曲线图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。为使本专利技术实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施方式中的附图，对本专利技术实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本专利技术一部分实施方式，而不是全部的实施方式。因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施方式。基于本专利技术中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施方式，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术提供了储层条件下页岩动态表观渗透率的计算方法，其目的在于，解决现有技术中存在的上述问题。本专利技术提供了储层条件下页岩动态表观渗透率的计算方法，包括下列步骤：A、收集储层基本参数；B、判断储层中气体流态；C、根据储层中气体流态，建立相应的气体质量运移方程；D、建立储层单一孔径中气体在不同流态下的质量运移统一方程；E、根据质量运移统一方程，再结合室内实验测得的页岩固有渗透率，计算页岩孔隙半径和在储层条件下的动态表观渗透率。在本专利技术提供的实施例中，上述步骤A中，储层基本参数包括页岩储层温度、气体类型、气体常数、气体摩尔质量、气体黏度、切向动量调节系数、气体分子密度、平均压力、表面最大浓度、朗格缪尔压力、表面扩散系数。在本专利技术提供的实施例中，上述步骤B中，利用克努森系数(Kn)判断储层中气体流态，克努森系数(Kn)的计算公式如下所示：式中：λ—平均分子自由程，nm；d—孔喉直径，nm；其中，气体平均分子自由程λ的表达式为：将公式(2)代入公式(本文档来自技高网...

【技术保护点】
储层条件下页岩动态表观渗透率的计算方法，其特征在于，包括下列步骤：A、收集储层基本参数；B、判断储层中气体流态；C、根据储层中气体流态，建立相应的页岩气质量运移方程；D、建立储层单一孔径中页岩气在不同流态下的质量运移统一方程；E、根据所述质量运移统一方程，再结合室内实验测得的页岩固有渗透率，计算页岩孔隙半径和在储层条件下的动态表观渗透率。

【技术特征摘要】
1.储层条件下页岩动态表观渗透率的计算方法，其特征在于，包括下列步骤：A、收集储层基本参数；B、判断储层中气体流态；C、根据储层中气体流态，建立相应的页岩气质量运移方程；D、建立储层单一孔径中页岩气在不同流态下的质量运移统一方程；E、根据所述质量运移统一方程，再结合室内实验测得的页岩固有渗透率，计算页岩孔隙半径和在储层条件下的动态表观渗透率。2.根据权利要求1所述的页岩动态表观渗透率的计算方法，其特征在于，上述步骤A中，所述储层基本参数包括页岩储层温度、气体类型、气体常数、气体摩尔质量、气体黏度、切向动量调节系数、气体分子密度、平均压力、表面最大浓度、朗格缪尔压力和表面扩散系数。3.根据权利要求2所述的页岩动态表观渗透率的计算方法，其特征在于，上述步骤B中，利用克努森系数(Kn)判断储层中气体流态，克努森系数(Kn)计算公式如下：式中：Kn—克努森系数，无因次；KB—玻尔兹曼常数，1.3805×10-23J/K；p—储层压力，MPa；T—储层温度，K；π—常数，3.14；δ—气体分子碰撞直径，m；d—孔喉直径，nm。4.根据权利要求1所述的页岩动态表观渗透率的计算方法，其特征在于，上述步骤C中，所述页岩气质量运移方程包括游离态页岩气质量运移方程和吸附态页岩气质量运移方程。5.根据权利要求1所述的页岩动态表观渗透率的计算方法，其特征在于，上述步骤D中，所述质量运移统一方程及计算公式如下：其中：式中：Jtol—总的质量流量，kg/(m2·s)；Jvicious—黏性流质量流量，kg/(m2·s)；Jsli...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾凡辉，郭建春，龙川，程小昭，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：四川,51