一种页岩油藏启动压力梯度的计算方法技术

本发明专利技术提供了一种页岩油藏启动压力梯度的计算方法，该方法包括：以页岩油藏基质单毛管为研究对象，引入有效滑移长度表征孔隙类型，考虑真实粘度的影响，建立单毛管的页岩油流动受力平衡方程；基于建立的受力平衡方程，获取单毛管的流速方程以及流量方程，通过分形理论进行尺度升级，获取得到岩心尺度的流量方程；根据岩心尺度的水相流量方程，令流量为0，计算得到对应的页岩油藏启动压力梯度。本发明专利技术提供的一种页岩油藏启动压力梯度的计算方法，克服了现有方法中没有区分页岩基质孔隙类型(有机孔、无机孔)，且能够考虑有效粘度动态变化的影响，使得启动压力梯度的计算更为快速准确。确。确。

【技术实现步骤摘要】
一种页岩油藏启动压力梯度的计算方法

：
[0001]本专利技术涉及石油天然气开发领域，具体涉及一种页岩油藏启动压力梯度的计算方法。

技术介绍

[0002]近年来，世界对油气资源的需求增长迅速，油气资源的开发开采逐渐从常规油气储层转向为非常规油气储层。页岩油藏分布广泛，但储层基质普遍存在启动压力梯度，因此亟需对页岩油藏的启动压力梯度展开理论研究。
[0003]页岩油储层岩石矿物以石英、长石、粘土矿物、碳酸盐矿物为主，脆性矿物含量高，有机质发育，属于低孔低渗储层，孔隙结构复杂多样，储集空间为无机孔、有机孔和裂缝，其中无机孔包括粘土孔和脆性矿物孔，页岩油在各类孔隙结构中不会立即流动，必须当驱动压力梯度达到阈值时流动才会发生，此时的阈值就被称为启动压力梯度。目前页岩油藏基质启动压力梯度研究主要以实验为主，通过对不同岩心进行实验测定，拟合回归得到含水饱和度与启动压力梯度的经验公式，单一将启动压力梯度的成因归结于储层中的束缚水，无法揭示启动压力梯度的产生机理和影响因素；虽然部分理论模型从流体自身受力平衡出发，建立了启动压力梯度的机理模型，但没有综合考虑基质不同孔隙类型(有机孔、无机孔)中流体的流动特点。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是为了克服现有方法中的不足，提供一种页岩油藏启动压力梯度的计算方法，克服了现有技术中没有考虑基质不同孔隙类型(有机孔、无机孔)中流体流动的缺陷。
[0005]本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的。
[0006]本申请提供了一种页岩油藏启动压力梯度的计算方法，包括步骤：
[0007](1)以页岩油藏基质单毛管为研究对象，引入有效滑移长度表征孔隙类型，考虑真实粘度的影响，建立单毛管的页岩油流动受力平衡方程；
[0008](2)基于步骤(1)中建立的受力平衡方程，获取单毛管的流速方程以及流量方程，通过分形理论进行尺度升级，获取得到岩心尺度的流量方程；
[0009](3)根据岩心尺度的水相流量方程，令流量为0，计算得到对应的页岩油藏启动压力梯度。
[0010]进一步地，有效滑移长度表达式为
[0011][0012]式中，l
se
为有效滑移长度；l
st
为真实滑移长度；l
sa
为表观滑移长度；μ
b
为体相流体粘度；μ
d
为有效粘度；λ为毛管直径；
[0013][0014]式中；C为液体常数；θ为润湿角。
[0015]进一步地，有效滑移长度为正值表示孔隙类型为无机孔，有效滑移长度为负值表示孔隙类型为有机孔。
[0016]进一步地，有效粘度获取方法为：
[0017]考虑体相流体粘度和核心层
‑
边界层界面面积的影响，对体相流体粘度和边界层流体粘度进行加权获取有效粘度：
[0018]计算式为
[0019][0020]其中：
[0021]A
id
＝π[(λ/2)2‑
(λ/2
‑
δ)2]ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)
[0022]A
td
＝π(λ/2)2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)
[0023]式中，μ
d
为有效粘度；μ
nw
为边界层流体粘度；A
id
为边界层流体区域所占面积；A
td
为毛细管总横截面积；μ
b
为体相流体粘度；δ为边界层厚度。
[0024]进一步地，边界层流体粘度可表示为：
[0025][0026]进一步地，体相流体粘度可表示为：
[0027][0028]式中：T为储层温度，K。
[0029]进一步地，受力平衡方程为：
[0030][0031]式中，
△
p为驱动压差；r为毛细管半径；l
se
为有效滑移长度；η0为极限剪应力；μ
d
为流体有效粘度；v为流体流动速度；l
t
为毛细管实际长度。
[0032]进一步地，所述单毛管的流速方程表达式为
[0033][0034]式中，DT为迂曲度分形维数；l0为毛细管直线距离；
[0035][0036]式中，R为滑移边界距离。
[0037]进一步地，单毛管的流量方程表达式为
[0038][0039]进一步地，岩心尺度的流量方程为
[0040][0041]式中，N为分段积分的分段数；下标max为最大值；下标min为最小值；i为第i段；D
f
为孔隙分形维数。
[0042]进一步地，页岩油藏启动压力梯度表达式为：
[0043][0044]其中
[0045][0046][0047]式中：G为页岩油藏启动压力梯度。
[0048]与现有技术相比，本专利技术带来的有益技术效果包括：
[0049](1)本专利技术解决了页岩油藏储层孔类型多样以及启动压力梯度计算困难等特点。
[0050](2)本专利技术根据页岩储层基质同时存在有机孔、无机孔以及各自的润湿性不同，引入有效滑移长度来描述不同润湿性对页岩油流动的影响，充分考虑页岩油自剪切流动、有效滑移长度以及真实粘度的影响，计算出页岩油藏基质启动压力梯度。
[0051](3)本专利技术对单毛管采用分段积分的方式获取流量，能够解决粘度随单毛管长度方向动态变化的问题。
附图说明
[0052]图1为无机孔启动压力梯度与润湿角的变化关系曲线图。
[0053]图2为有机孔启动压力梯度与含水饱和度的变化关系曲线图。
[0054]图3为单毛管启动压力梯度与孔隙度的变化关系曲线图。
[0055]图4为单毛管启动压力梯度与孔隙直径的变化关系曲线图。
[0056]图5为单毛管启动压力梯度与滑移长度的变化关系曲线图。
[0057]图6为基质尺度启动压力梯度与孔隙度的变化关系曲线图。
[0058]图7为基质尺度启动压力梯度与最大孔径的变化关系曲线图。
[0059]图8为基质尺度启动压力梯度与滑移长度的变化关系曲线图。
具体实施方式
[0060]以下将结合实施例来详细说明本专利技术的实施方式，借此对本专利技术如何应用技术手段来解决技术问题，并达成相应技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。本申请实施例以及实施例中的各个步骤，在不相冲突前提下可以相互结合，所形成的技术方案均在本专利技术的保护范围之内。
[0061]另外，本申请中给出了一些实施例以及相应步骤，但是在某些情况下，可以以不同于本申请中采用的理论模型来建立最终的启动压力计算模型，例如可以采用现有技术中的其他单毛管流量计算方法以及粘度描述方程等。
[0062]计算分析页岩油藏基质孔隙有效滑移长度和真实粘度，基于综合滑移边界条件，采用真实滑移方程可以有效表征流体分子在毛细本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种页岩油藏启动压力梯度的计算方法，包括步骤：(1)以页岩油藏基质单毛管为研究对象，引入有效滑移长度表征孔隙类型，考虑真实粘度的影响，建立单毛管的页岩油流动受力平衡方程；(2)基于步骤(1)中建立的受力平衡方程，获取单毛管的流速方程以及流量方程，通过分形理论进行尺度升级，获取得到岩心尺度的流量方程；(3)根据岩心尺度的水相流量方程，令流量为0，计算得到对应的页岩油藏启动压力梯度。2.根据权利要求1中所述的页岩油藏启动压力梯度的计算方法，所述步骤(1)中有效滑移长度表达式为式中，l
se
为有效滑移长度；l
st
为真实滑移长度；l
sa
为表观滑移长度；μ
b
为体相流体粘度；μ
d
为有效粘度；λ为毛管直径；式中；C为液体常数；θ为润湿角。3.根据权利要求1中所述的页岩油藏启动压力梯度的计算方法，其中有效滑移长度为正值表示孔隙类型为无机孔，有效滑移长度为负值表示孔隙类型为有机孔。4.根据权利要求1中所述的页岩油藏启动压力梯度的计算方法，所述有效粘度获取方法为：考虑体相流体粘度和核心层
‑
边界层界面面积的影响，对体相流体粘度和边界层流体粘度进行加权获取有效粘度：计算式为其中：A
id
＝π[(λ/2)2‑
(λ/2
‑
δ)2]
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)A<...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾凡辉，张涛，郭建春，刘学伟，文超，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：