[发明专利]一种考虑多重因素影响的页岩气表观渗透率计算方法

说明书

本发明涉及一种考虑多重因素影响的页岩气表观渗透率计算方法，包括步骤如下：(1)采用多点地质统计学方法，基于页岩二维剖光扫描电镜图像，重建页岩三维数字岩心；(2)计算页岩三维数字岩心的孔隙度、迂曲度、多孔介质特征长度；(3)计算页岩有机质和无机质中的气体渗透率。本发明充分考虑了页岩气藏中孔隙结构、不同孔隙类型(有机质孔隙、无机质孔隙)、吸附解吸、表面扩散、气体滑移、应力敏感、临界性质变化对气体流动能力的影响，能够准确预测不同孔隙结构、气藏条件下的页岩气流动能力。

技术领域

本发明涉及一种考虑多重因素影响的页岩气表观渗透率计算方法，属于非常规油气开发技术领域。

背景技术

页岩微纳米孔道中气体流动能力是目前非常规油气领域研究热点。吸附气和自由气共存于页岩孔隙中。气体在页岩中的质量传输有以下几种机制：粘性流、Knudsen扩散、表面扩散。同种气体分子与分子之间碰撞产生粘性流，分子与壁面碰撞产生Knudsen扩散，吸附在孔隙壁面的气体分子沿孔隙表面蠕动产生表面扩散。由于连续性假设在微纳米孔道中不适用，一般采用气体分子运动自由程与孔隙半径的比值Knudsen数判定页岩中的气体运移模式，不同Knudsen数对应气体运移机制不同。

目前，普遍认为无机质孔隙如黏土孔隙具有大量吸附气是建立在固－气界面吸附理论基础上，其对页岩气藏不适应。由于黏土矿物具有极强的亲水性，实际储层黏土孔隙表面吸附水膜，并且孔隙中存在一定毛细水及可动水。在黏土孔隙表面存在水膜情况下，大多数甲烷分子表现为聚集在孔隙中心，或者吸附在水膜上，而并非吸附在黏土表面，这就在很大程度上降低了黏土对甲烷的吸附能力。相比于有机质对甲烷强吸附能力，无机质孔隙吸附能力可以忽略。Beskok和Civan等人建立了基于Knudsen数的气体表观渗透率模型，Javadpour和Wu等人建立了基于多重气体运移机制叠加的气体表观渗透率模型。但目前基于单管分析的页岩气表观渗透率模型忽略了页岩地层的非均质性，并且没有考虑有机质孔隙与无机质孔隙在气体传输、空间分布、孔隙半径分布上的差异。此外，目前研究页岩气体流动并没有考虑气体在微纳米孔道中的相态变化。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种考虑多重因素影响的页岩气表观渗透率计算方法；

本发明主要针对目前页岩地层气体渗透率预测问题，充分考虑页岩地层特征、气体性质、地层应力作用，建立了一种考虑多重因素影响的页岩气表观渗透率计算方法。

术语解释：

1、蒙特卡洛方法：蒙特卡洛方法是二十世纪四十年代中期提出的一种以概率统计理论为指导的数值计算方法。是指使用随机数(通常为伪随机数)来解决很多计算问题的方法。蒙特·卡洛方法在计算物理、金融、经济学等领域应用广泛。

2、孔隙相：三维数据体中所有数字0占据的空间位置。

3、页岩三维数字岩心：基于页岩二维剖光扫描电镜图像采用多点地质统计学方法三维重构得到的三维数据体。

本发明的技术方案为：

一种考虑多重因素影响的页岩气表观渗透率计算方法，包括步骤如下：

(1)采用多点地质统计学方法，基于页岩二维剖光扫描电镜图像，重建页岩三维数字岩心；

(2)计算页岩三维数字岩心的孔隙度、迂曲度、多孔介质特征长度；

(3)计算页岩有机质和无机质中的气体渗透率。

根据本发明优选的，步骤(1)，包括步骤如下：

A、将所选用的页岩二维剖光扫描电镜图像四个顶点中左上角顶点作为原点，规定X方向为页岩二维剖光扫描电镜图像短边方向，Y方向为页岩二维剖光扫描电镜图像长边方向，从原点开始截取X方向的N个像素，Y方向N个像素的正方形图像，作为要研究的训练图像，构建查找树，N的大小不超过页岩二维剖光扫描电镜图像短边方向的像素个数；