一种页岩有机质强制自吸量预测方法技术

本发明专利技术公开了一种页岩有机质强制自吸量预测方法，包括以下步骤：根据现场岩芯实验数据，收集页岩有机质基本特征参数；建立页岩有机质毛细管中有滑移的圆管流动方程；建立毛管力作用下均匀毛管束自吸模型；建立页岩有机质任意形状毛细管强制自吸模型。本发明专利技术考虑实际有机质毛细管非圆形特征等因素的影响，结合分形理论，建立起综合考虑页岩有机质孔隙尺寸分形特征、孔道迂曲度、滑移效应、强制自吸力的页岩有机质自吸预测模型，通过实验与理论结合，考虑因素更加全面。

【技术实现步骤摘要】
一种页岩有机质强制自吸量预测方法
本专利技术属于非常规油气开发
，具体涉及一种页岩有机质强制自吸量预测方法。
技术介绍
页岩储层具有低孔、低渗、难动用的特点，采用大规模体积压裂是开发页岩气的关键技术。富气页岩储层普遍含有大量有机质，在页岩水平井压裂和停泵过程中，页岩有机质微小毛细管在毛管力和外力作用下，压裂液将会强制自吸进入毛细管；页岩有机质毛细管尺寸在微纳米尺度范围内，压裂液在管内流动时边界滑移效应不可忽略；页岩有机质毛细管具有多尺度性以及毛细管的形状，也会影响有机质毛细管对压裂液吸入能力；此外，在页岩储层体积压裂以及裂缝闭合过程中，由于裂缝内流体压力要大于毛细管内的流体压力，会更进一步增强页岩有机质的强制自吸作用。这些都使的页岩有机质的自吸预测变得很复杂。目前用来预测储层自吸的解析数学方法主要是Lucas-Washburn(LW)自吸模型。Washburn等人基于岩石单根圆形直毛细管的假设，考虑不可压缩牛顿流体在其中的流动状态为充分发展的准平衡流动过程，通过考虑静水压力和毛管力作用，根据Hagen-Poiseuille方程建立了Lucas-Washburn(LW)自吸模型(WashburnEW.TheDynamicsofCapillaryFlow[J].PhysicalReview,1921,17(3):273-283.)，该模型仅适用于单根圆形直毛管在毛管压力作用下自吸分析；Benavente(BenaventeD,LockP,CuraMGD,etal.PredictingtheCapillaryImbibitionofPorousRocksfromMicrostructure[J].TransportinPorousMedia,2002,49(1):59-76.)等在LW自吸模型的基础上，通过引入岩石迂曲度τ和孔隙形状因子δ改进了LW模型。但是上述模型只适合单根毛细管的自吸计算。事实上，页岩有机质实际上是由不同尺寸毛细管组成的多孔介质，岩石最大孔径大于最小孔径2个数量级以上。为了研究多孔介质岩石的自吸规律，Cai等(CaiJ,YuB,ZouM,etal.FractalCharacterizationofSpontaneousCo-currentImbibitioninPorousMedia[J].Energy&Fuels,2010,24(3):1860-1867)基于Hagen-Poiseulle定律，借鉴LW模型的思路，通过引入分形理论描述多孔介质孔隙特征，建立了考虑毛管力、重力作用下的分形自吸模型。但是在他们的计算模型中，考虑毛细管为圆形特征，没有考虑毛细管形状、压裂液的滑移效应以及强制外力作用，从而造成计算结果误差较大。本专利技术的优势在于：通过对页岩有机矿物进行压汞实验获得毛细管管径大小和分布形态；考虑页岩有机质在压裂过程中受到毛管力和强制自吸作用力的综合作用，通过对圆形毛细管传统描述方程Hagen-Poiseuille方程、Navier-Stokes方程进行改进，考虑实际有机质毛细管非圆形特征、边界滑移效应等影响，结合分形理论，建立起综合考虑页岩有机质孔隙尺寸分形特征、孔道迂曲度、滑移效应、强制自吸力的页岩有机质自吸预测模型，通过实验与理论结合，考虑因素更加全面，并提供一种页岩有机质强制自吸预测方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种页岩有机质强制自吸预测方法。解决现有
技术介绍
中提到的问题，本专利技术的一个实施例中提供了一种页岩有机质强制自吸预测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤(S100)：根据现场岩芯实验数据，收集页岩有机质基本特征参数；步骤(S200)：建立页岩有机质毛细管中有滑移的圆管流动方程，首先建立无滑移效应的质量运移方程；然后引入毛细管滑移效应边界条件，建立具有滑移效应的质量运移方程；步骤(S300)：建立毛管力作用下均匀毛管束自吸模型；步骤(S400)：建立页岩有机质任意形状毛细管强制自吸模型。进一步地，所述步骤(S100)中所述页岩有机质基本特征参数具体包括页岩有机质毛细管基本特征参数、压裂液水相润湿接触角、边界滑移长度，所述页岩有机质毛细管基本特征参数包括椭圆形毛细管长、短轴半径。进一步地，所述步骤(S200)中建立页岩有机质毛细管中有滑移的圆管流动方程，包括步骤：(S210)建立单根圆管无滑移效应液体流动方程；(S220)建立单根椭圆管无滑移效应液体流动方程；(S230)建立单根圆管边界滑移效应液体流动方程；(S240)建立单根椭圆管边界滑移效应液体流动方程。进一步地，所述步骤(S300)建立毛管力作用下均匀毛管束自吸模型，包括步骤：(S310)建立无边界滑移时单椭圆管自吸模型；(S320)建立考虑边界滑移时单毛管自吸模型；(S330)建立均匀毛管束自吸模型。进一步地，所述步骤(S320)建立考虑边界滑移时单毛管自吸模型，包括建立单根圆管自吸模型和单根椭圆管自吸模型。进一步地，所述步骤(S400)建立页岩有机质任意形状毛细管强制自吸模型，包括步骤：(S410)计算页岩有机质毛细管分形参数；(S420)建立页岩有机质圆形毛细管强制自吸模型；(S430)建立页岩有机质任意形状毛细管强制自吸模型；(S440)建立页岩有机质强制自吸模型。进一步地，所述步骤(S410)计算页岩有机质毛细管分形参数中，所述页岩有机质毛细管分形参数包括分形标度关系参数、迂曲流线的分形特征参数、孔道平均迂曲度参数。综上所述，本专利技术具有以下优点：通过实验获取毛细管管径大小和分布形态，，通过对圆形毛细管传统描述方程Hagen-Poiseuille方程、Navier-Stokes方程进行改进，考虑实际有机质毛细管的非圆形特征、边界滑移效应等影响，结合分形理论，建立起综合考虑页岩有机质孔隙尺寸分形特征、孔道迂曲度、滑移效应、强制自吸力的页岩有机质自吸预测模型，通过实验与理论结合，考虑因素更加全面，并提供一种页岩有机质强制自吸预测方法。附图说明图1为本专利技术中毛细管形状和液态边界滑移长度对自吸长度的影响图；图2为本专利技术非粘土毛管分形强制模型自吸与毛管分形自吸模型对比图；具体实施方式本专利技术提供了一种页岩有机质强制自吸预测方法，为了便于本领域技术人员对此方法的了解，以及在本方法的基础上衍生其他方法，以下过程中对本方法的建立步骤，以及每一步骤的理论依据、推导过程都做了详细、严谨的阐述。本专利技术的技术方案如下：一种页岩有机质强制自吸量预测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤(1)：根据现场岩芯实验数据，收集页岩有机质基本特征参数；步骤(2)：建立页岩有机质毛细管中有滑移的圆管流动方程，首先建立无滑移效应的质量运移方程；在此基础上，引入毛细管滑移效应边界条件，建立具有滑移效应的质量运移方程；步骤(3)建立毛管力作用下均匀毛管束自吸模型，具体包括：无边界滑移时单椭圆管自吸模型建立；考虑边界滑移时单毛管自吸模型建立；均匀毛管束自吸模型。步骤(4)：建立页岩有机质任意形状毛细管强制自吸模型，具体包括：计算页岩有机质毛细管分形参数；建立页岩有机质圆形毛细管强制自吸模型；建立页岩有机质任意形状毛细管强制自吸模型；建立页岩有机质强制自吸模型。进一步地，步骤(1)中有机质基本特征参数具体包括页岩有机质毛细管基本特本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种页岩有机质强制自吸量预测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤(S100)：根据现场岩芯实验数据，收集页岩有机质基本特征参数；步骤(S200)：建立页岩有机质毛细管中有滑移的圆管流动方程，首先建立无滑移效应的质量运移方程；然后引入毛细管滑移效应边界条件，建立具有滑移效应的质量运移方程；步骤(S300)：建立毛管力作用下均匀毛管束自吸模型；步骤(S400)：建立页岩有机质任意形状毛细管强制自吸模型。

【技术特征摘要】
1.一种页岩有机质强制自吸量预测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤(S100)：根据现场岩芯实验数据，收集页岩有机质基本特征参数；步骤(S200)：建立页岩有机质毛细管中有滑移的圆管流动方程，首先建立无滑移效应的质量运移方程；然后引入毛细管滑移效应边界条件，建立具有滑移效应的质量运移方程；步骤(S300)：建立毛管力作用下均匀毛管束自吸模型；步骤(S400)：建立页岩有机质任意形状毛细管强制自吸模型。2.如权利要求1所述的一种页岩有机质强制自吸量预测方法，所述步骤(S100)中所述页岩有机质基本特征参数具体包括页岩有机质毛细管基本特征参数、压裂液水相润湿接触角、边界滑移长度，所述页岩有机质毛细管基本特征参数包括椭圆形毛细管长、短轴半径。3.如权利要求1至2之一所述的一种页岩有机质强制自吸量预测方法，所述步骤(S200)中建立页岩有机质毛细管中有滑移的椭圆管流动方程，包括步骤：(S210)建立单根圆管无滑移效应液体流动方程；(S220)建立单根椭圆管无滑移效应液体流动方程；(S230)建立单根圆管边界滑移效应液体流动方程；(S240)建立单根椭圆管边界滑移效...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾凡辉，郭建春，张蔷，文超，段蕴琦，王庆蓉，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：四川,51