一种计算岩石迂曲度和气体扩散系数的方法技术

本发明专利技术提出了一种计算岩石迂曲度和气体扩散系数的方法，属于地质与石油工程技术领域。该方法基于核磁共振岩心分析技术和分形理论，利用岩心T2分布对岩心复杂孔隙通道结构进行准确的定量表征，得到岩心的平均孔隙半径和孔隙数目，进而得到岩心孔隙通道迂曲度。再根据扩散迂曲度的定义式，通过岩心孔隙通道迂曲度对气体在大体积纯流体中的扩散系数进行修正，得到气体在饱和岩心中的有效扩散系数。本发明专利技术不需要通过高温高压复杂的直接测量实验即可获得岩石迂曲度和气体扩散系数，具有无损、准确、省时、省力、省钱等显著优势，完全满足岩心分析行业标准化和批量化要求，适合在工业实验室推广应用。实验室推广应用。实验室推广应用。

【技术实现步骤摘要】
一种计算岩石迂曲度和气体扩散系数的方法


[0001]本专利技术属于地质与石油工程
，涉及一种计算岩石迂曲度和气体扩散系数的方法。

技术介绍

[0002]气体扩散是由于分子(原子等)的热运动而产生的传质现象，气体分子在浓度差作用下，从高浓度区通过各种介质向低浓度区自由迁移达到动态平衡的一种物理过程，只要有浓度差，就有气体分子扩散。气体扩散作用贯穿于地下气体资源(天然气、二氧化碳、氦气等)形成、运移、聚集和散失的整个地质过程。因此，扩散系数是定量评估地下气体资源的扩散损失量、盖层封闭能力和气藏保存时间的关键参数，对研究天然气藏(如常规天然气、致密天然气、煤层气、页岩气、天然气水合物等)、二氧化碳气藏、氦气藏等地下多种气体资源的成藏与开发理论具有重要指导作用。
[0003]扩散系数是表示气体扩散作用强弱的物理量，根据菲克定律，扩散系数是沿扩散方向，在单位时间每单位浓度梯度的条件下，垂直通过单位面积的气体量。由于地下岩石孔隙中通常被流体(油、气、水等)所饱和，气体(天然气、二氧化碳、氦气等)在岩石中的扩散主要是通过孔隙流体介质的扩散，与在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种计算岩石迂曲度和气体扩散系数的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一：岩心样品准备将待测岩石制成柱塞状岩心样品，将岩心放入恒温箱内加热烘干内部水分至恒重，然后冷却至室温，测量岩心直径、长度和干重；再将岩心放入流体中，使岩心孔隙被流体完全饱和，测量岩心湿重；步骤二：利用核磁共振获取完全流体饱和岩心的弛豫时间T2分布利用低场核磁共振CPMG脉冲序列获取步骤一得到的完全流体饱和岩心的弛豫时间T2分布；通过岩心的弛豫时间T2分布得到岩心中孔隙流体体积，由岩心中孔隙流体体积和岩心整体体积计算得到岩心孔隙率；步骤三：基于核磁共振理论和多孔介质分形理论，通过岩心弛豫时间T2分布计算其孔隙分形维数；步骤四：基于T2分布计算岩心孔隙通道迂曲度通过核磁共振T2获得岩心孔隙半径分布；基于多孔介质分形理论和岩心T2分布计算岩心的总孔隙数目与平均孔隙直径；通过岩心平均孔隙直径、总孔隙数目和孔隙体积计算得到岩心孔隙通道平均长度，进而得到岩心孔隙通道迂曲度；步骤五：通过岩心孔隙通道迂曲度对气体在大体积纯流体中的扩散系数进行修正，得到气体在饱和岩心中的有效扩散系数。2.根据权利要求1所述的一种计算岩石迂曲度和气体扩散系数的方法，其特征在于，所述步骤三中，计算孔隙分形维数的方法为：基于核磁共振理论，用公式(1)计算出不同弛豫时间T2对应的孔隙流体体积V
T2
所占总孔隙流体体积V
w
的百分比S
v
：多孔介质毛细管压力P
c
与弛豫时间T2之间的关系如式(2)所示：式中，F
s
是几何形状因子，当孔隙为球状时F
s
＝3，孔隙为柱状时F
s
＝2；ρ是孔隙表面的T2弛豫强度，μm/ms；P
c
是当孔径为r时的毛细管压力，Mpa；σ为孔隙流体的表面张力，mN/m；θ为孔隙流体与孔隙表面间的接触角；根据多孔介质分形理论，得出岩心毛管压力曲线的分形表达式(3)，再通过公式(2)、(3)推导出岩心基于低场核磁共振T2分布的分形表达式(4)：分布的分形表达式(4)：其中，P
cmin
为孔径为r时的毛细管压力，T
2max
为岩心中最大孔隙所对应的横向弛豫时间，D
f
为岩心孔隙的分形维数；P
c
与T2呈反比关系，当T2为最大值T
2max
时P
c
为最小值P
cmin
；对式(4)两边取对数得：lgS
v
＝(3
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：赵越超，宋永臣，黄明星，毛晓坤，张毅，杨明军，郑嘉男，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：