一种页岩气储层渗透率表征方法

本发明涉及页岩气开发，具体涉及一种页岩气储层渗透率表征方法。

背景技术：

1、页岩气赋存于以富有机质页岩为主的储集岩系中的非常规天然气。页岩气可以游离态存在于天然裂缝和孔隙中，以吸附态存在于干酪根、黏土颗粒表面，还有极少量以溶解状态储存于干酪根和沥青质中，页岩气开发过程中，随着页岩气的不断采出，地层压力不断下降，此时部分吸附状态及溶解状态的页岩气会发生扩散、解吸等作用，页岩的渗流能力不断发生变化，此外压力降导致的应力敏感等效应也会对页岩气的渗流能力造成影响。在页岩气开发评价过程中，渗透率是最重要的参数之一，对储层评价、开发方案设计、数值模拟及产能评级必不可少，是准确、合理开发页岩气藏的必要条件。

2、温度、压力条件对页岩气吸附解吸作用影响显著，例如：温度越高，页岩气的吸附能力越弱，生产压差越大，页岩气的解吸量越大。此外，页岩上覆压力对页岩的孔隙结构及表观渗透率也有影响。目前已有页岩气渗透率表征方法主要包括，稳定态/非稳态实验法、渗流模型法以及数值模拟法等。渗流模型法主要通过从微观结构出发，通过简化吸附和解吸附方程建立渗流模型，但是目前页岩气渗流过程中的微观解吸、吸附作用认识不清，渗流模型方法对于此过程考虑的过于简单。数值模拟法通过油藏数值模拟手段模拟页岩气的渗透率变化过程，但是油藏数值模拟无法考虑复杂的温度、压力条件作用下甲烷分子在干酪根中的扩散及渗流过程。目前常规的稳定态/非稳态实验法通过室内实验测定页岩的渗透率值，此方法一般仅考虑固定的温度、压力条件，无法描述随温度、压力等条件变化页岩气渗流能力的变化过程，页岩气开发过程中储层渗透率的表征缺乏一种合理、有效的方法。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明提供了一种页岩气储层渗透率表征方法，该方法考虑压力传播距离和时间，通过室内实验测定压力、温度条件约束下页岩的渗透率，并建立考虑多因素的页岩气渗透率表征模型，能够根据地层压力、温度来预测深部储层不同时态下的渗透率。

2、为了达到上述技术效果，本发明是通过以下技术方案实现的：一种页岩气储层渗透率表征方法，具体包括以下步骤：

3、s1、通过衰竭法多点测压实验规律来表述储层压降规律。

4、s2、通过稳态法测试得到压力、温度影响下的页岩岩心的实验室渗透率规律。

5、s3、将压降时变规律与渗透率随压力、温度变化的规律耦合，得到页岩储层表观渗透率变化规律，得到表观渗透率表达式。

6、s4、获取井底流压、储层上覆应力、储层距井口的水平距离以及温度参数，并将上述参数代入表观渗透率表达式，以预测页岩储层任意位置的表观渗透率值。

7、进一步的，所述s1中压降规律表达具体包括以下步骤：

8、s1.1、截取岩心，其围压为p0，温度为t0，入口压力从pu开始递减(或递增)，出口压力为大气压，实时记录流量数据；且每一次测试前都进行抽真空和饱和甲烷操作。

9、s1.2、使用s1.1中的岩心，温度固定为t0，入口压力固定为p1，出口压力为大气压，围压从p0开始递减(或递增)，实时记录流量数据，且每一次测试前都进行抽真空和饱和甲烷操作。

10、s1.3、使用s1.2的岩心，入口压力固定为p1，出口压力为大气压，围压固定为p0，实验温度从t0开始递减(或递增)，实时记录流量数据，且每一次测试前都进行抽真空和饱和甲烷操作。

11、s1.4、对上述步骤得到的气体流量数据，利用下述公式进行计算，得到页岩渗透率数据：

12、

13、式中k——气体渗透率，μm2；

14、a——岩心端面积，cm2；

15、μ——气体的黏度，mpa·s；

16、l——岩心长度，cm；

17、p——大气压，mpa；

18、p1、p2——入口和出口断面上的绝对压力，mpa。

19、将得到的页岩渗透率数据进行拟合出压降传播的规律：

20、p1-p2＝p1(a1ln(a2l))+a3

21、压降传播的时间规律：

22、l(t)＝p1·exp(c1t+c2t2+…+cntn)

23、其中：p1为上游压力，p2为下游压力，l为距出口的水平距离，t为时间，a1、a2、a3、c1、c2、cn为拟合系数。

24、进一步的，所述s1.2中入口压力固定为p1等于s1.1中最小入口压力。

25、进一步的，所述s3中的表观渗透率变化规律具体包括以下步骤：

26、s3.1、对不同压差测得的渗透率数据进行分析，基于二元指数线性回归方法，获得页岩表观渗透率与压差的关系：

27、kn＝k0(b1×exp(b2×(p1-p2))+b3)

28、其中：k0为样本渗透率，p1为入口压力，p2为出口压力，b1、b2、b3为拟合系数。

29、s3.2、对不同围压下测得的渗透率数据进行分析，获得页岩表观渗透率与围压的关系：

30、

31、其中：k0为样本渗透率，pw为围压；d1、d2、dn为拟合系数。

32、s3.3、对不同实验温度下测得的渗透率数据进行分析，获得页岩表观渗透率与温度的关系：

33、

34、其中：k0为样本渗透率，t为温度；f1、f2、fn为拟合系数。

35、s3.4、根据上述，得到页岩表观渗透率随距离、压力、时间变化的关系式：

36、

37、s3.5、根据渗透率和围压、温度的关系，对上式进行修正，加入围压和温度的修正系数，得到页岩表观渗透率的最终表达式：

38、

39、其中：α为围压修正系数，β为温度修正系数。

40、本发明的有益效果是：

41、1、根据现场取样的岩心，在实验室环境中，通过衰竭法多点测压还原储层状态，实验测试得到压力传播的距离和时间规律，预测储层压力及生产时间。

42、2、以压差、围压、温度对页岩渗透率影响程度拟合公式，以井底流压为基础数据，可根据公式预测实时储层渗透率，克服了目前页岩储层渗透率仅采用恒定渗透率数值的弊端。

43、3、通过实验测试得到渗透率变化规律，避免了冗杂以及难以获取的储层微观数据，使储层渗透率的预测更加方便。

技术特征：

1.一种页岩气储层渗透率表征方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述一种页岩气储层渗透率表征方法，其特征在于，所述s1中压降规律表达具体包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述一种页岩气储层渗透率表征方法，其特征在于，所述s1.2中入口压力固定为p1等于s1.1中最小入口压力。

4.根据权利要求1所述一种页岩气储层渗透率表征方法，其特征在于，所述s3中的表观渗透率变化规律具体包括以下步骤：

技术总结
本发明公开了一种页岩气储层渗透率表征方法，具体包括以下步骤：通过衰竭法多点测压实验规律来表述储层压降规律；通过稳态法测试得到压力、温度影响下的页岩岩心的实验室渗透率规律；将压降时变规律与渗透率随压力、温度变化的规律结合，得到页岩储层表观渗透率变化规律，得到表观渗透率表达式；以井底流压、储层上覆应力、储层距井口的距离以及温度来表征地层不同位置处的流体状态，并将上述参数代入表观渗透率表达式，以预测页岩储层任意位置的表观渗透率值；通过实验测试得到渗透率变化规律，避免了冗杂以及难以获取的储层微观数据，使储层渗透率的预测更加方便。

技术研发人员：潘毅,刘晓妍,梁彬,孙雷,赵秋霞,田佳卓,刘洋
受保护的技术使用者：西南石油大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12