[发明专利]一种含纳米孔隙储层的气体渗透率确定方法

说明书

本发明涉及一种含纳米孔隙储层的气体渗透率确定方法，所述方法利用格子玻尔兹曼(LBM)模拟计算气体在岩的数字模型矩阵中的流动，统计得到不同进口压力条件下的平均流体速度(m/s)；将不同进出口压力差所对应的平均流体速度用拟合目标函数进行最小二乘法拟合，从而得到岩未知的固有渗透率K_o(m²)和扩散系数D_k(m²/s)；然后求出滑脱因子b_k(Pa)，再求出岩的气体渗透率即表观渗透率K_a(m²)；该方法解决了无法测量过于致密的储层的渗透率这个难题。

技术领域

本发明属于油气田开发技术领域，具体涉及一种含纳米孔隙储层的气体渗透率参数确定方法。先是通过CT扫描获得储层岩心内部结构状态，利用LBM数值模拟计算流量压差关系，进而确定储层岩心渗透率的方法。

背景技术

对于含纳米孔隙的储层来讲，孔道狭窄、渗透率极低是这种储层岩石的特有性质。这种储层岩石内孔隙直径范围在0.1nm-100nm之间，如此狭小的孔道，只有气体分子能够顺利流过，而一般液体是无法轻易流过。传统的柱塞实验由于仪器的精密程度有限，导致测量渗透率误差太大，无法确定页岩的气体渗透率。而且由于只有气体才能通过这种致密的孔隙，也不能使用压汞的方法来测量含纳米孔隙储层的孔隙直径和孔隙度，使得通过孔隙直径和孔隙度计算测量获得气体渗透率的方法也无法实现。

目前也有方法通过CT扫描含纳米空隙储层的内部结构，通过分析图片结果来大致估量储层的孔隙直径和渗透率，然后根据经验计算公式得到储层的气测渗透率。但是这种方法是根据原有的微米级孔隙的多孔介质所推算的，在含有纳米孔隙的储层中不再适用，所以这种方法所形成的误差也很大。

发明内容

本发明提供了一种含纳米孔隙储层的气体渗透率确定方法。该方法将含纳米孔隙的储层岩的CT扫描数据重构成数字模型，然后使用格子玻尔兹曼方法(Lattice BoltzmannMethod，简称为LBM)模拟类似柱塞实验的过程，根据测定的压力和流速关系来推算含纳米孔隙的储层岩石的气体渗透率。所述格子玻尔兹曼方法是一种数值模拟计算方法，可以用来模拟介观状态下纳米级多孔介质内气体流动状态,其优点在于可以大大减少实验过程中产生的误差，可以在模拟环境中实现实验时无法达到的条件，从而解决无法测量过于致密的储层的渗透率这个难题。

所述方法包括如下步骤：

(1)选定所述储层的岩石，并将其加工成合适尺寸及形状；

(2)将加工成型的岩石进行扫描，得到描述内部孔隙的数据；

(3)将数据进行处理，生成岩的数字模型矩阵，获取包括模型长度L(m)的数字模型矩阵参数；

(4)利用格子玻尔兹曼(LBM)模拟计算气体在岩的数字模型矩阵中的流动，确定环境压力P_a(Pa)，不断提高进口压力P_e(Pa)，然后根据格子玻尔兹曼(LBM)模拟结果，统计得到不同进口压力条件下的平均流速

(5)将不同进出口压力差所对应的平均流速用拟合目标函数进行最小二乘法拟合，从而得到岩未知的固有渗透率K_o(m²)和扩散系数D_k(m²/s)；然后求出滑脱因子b_k(Pa)，再求出岩的气体渗透率即表观渗透率K_a(m²)；

其中，所述步骤(5)中将不同进出口压力差所对应的平均流速用拟合目标函数进行最小二乘法拟合，从而得到岩未知的固有渗透率K_o(m²)和扩散系数D_k(m²/s)，具体通过以下公式得到：