[发明专利]一种不同水合物饱和度状态下气水相对渗透率的单向流动测定方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种不同水合物饱和度状态下气水相对渗透率的单向流动测定方法，属于天 然气水合物资源开发领域。

背景技术

天然气水合物广泛分布于陆地和海洋。据估计，全球深度在2000m以内的岩石圈浅部所 含的天然气水合物量，相当于目前已探明的常规矿物燃料总和的2倍。随着社会经济的发展， 水合物资源的开发利用得到了各国的普遍重视。

目前，水合物藏的开采主要包括降压法、注热法、注化学剂法、气体置换法(如CO₂置换 法)及几种方法的组合。其中，降压法通过降低水合物储层的压力至相平衡压力之下而使水合 物发生分解；注热法通过向水合物储层提供外源热量使水合物分解；注化学剂法通过注入水 合物形成抑制剂(如盐类、甲醇等)改变水合物形成的相平衡条件而开采水合物；CO₂置换 法通过利用CO₂气体置换水合物中的客体分子CH₄形成更为稳定的CO₂水合物而实现水合物 的开采。

水合物开采时，储层中的流动为气水两相渗流。作为重要的物性参数之一，气水的相对 渗透率对水合物藏在开采过程中的产气和产水等动态变化特征有决定性影响。然而，目前对 天然气水合物藏的研究较少，且研究的焦点主要集中在开发方式的选择上，对于天然气水合 物藏中的气水相对渗透率曲线仍然简单地沿用油气田开发经典理论中的相对渗透率模型，结 果的可靠性存在很大的不确定性。由于水合物藏开采过程中，水合物的饱和度不断发生变化， 不同水合物饱和度下气水相渗规律有很大不同。而实验室进行气水相对渗透率测量时，很难 保持气水两相流动过程中水合物饱和度的稳定，目前尚未建立起一种有效的气水相对渗透率 的实验测定方法，这严重制约了对天然气水合物藏中气水流动规律的认识及相关研究。因此， 有必要提出一种不同水合物饱和度时的气水相对渗透率测定方法。

发明内容

本发明提供了一种不同水合物饱和度状态下气水相对渗透率的单向流动测定方法，其在 人工合成CH₄水合物的基础上，使用N₂作为驱替气体，结合多孔介质模型驱替实验，实现了 对不同水合物饱和度状态下气水相对渗透率的测量。本发明实用性强，可以反映真实天然气 水合物藏中的气水渗流规律，对于认识天然气水合物藏中的气水流动规律，提高不同开发方 式研究结果的可靠性具有重要意义。

本法明的具体方法为：

(1)制备多孔介质模型：将50-100目的石英砂洗净并用蒸馏水清洗3-5次，晾干之后 填入反应釜，逐层夯实，形成致密均匀的多孔介质模型；

(2)测量多孔介质模型的孔隙度：将真空泵保持负压0.1MPa对多孔介质模型抽真空1-3 小时，将蒸馏水以0.5-10mL/min的速度注入模型，见水后继续注入1.5-2.5PV，记录此时蒸馏 水的累积注入体积V₁和累积产出体积V₂，由式①和式②，根据模型尺寸计算模型孔隙度φ

V_p＝V₁-V₂①

φ=VpπLR2]]>②

式中，φ为多孔介质模型孔隙度，小数；V_p为多孔介质模型孔隙体积，cm³；V₁为蒸馏 水的累积注入体积，mL；V₂为蒸馏水的累积产出体积，mL；R为多孔介质模型截面半径，cm； L为多孔介质模型长度，cm；

(3)测量多孔介质模型的绝对渗透率：以0.5-10mL/min的速度向多孔介质模型中注入 蒸馏水，待出口端水流速度稳定后，测量水流量q、注入端压力p₁、出口端压力p₂，由式③， 计算模型绝对渗透率k_a