[发明专利]油气储层岩石动态液测渗透率的方法和装置

说明书

本申请公开了油气储层岩石动态液测渗透率的方法和装置。该方法包括：采用脉冲驱替发生单元，向注入岩心的流体施加周期性脉冲压力；测量岩心两端的压差；基于考虑惯性的达西定律公式，确定岩石渗透率。根据本申请，向注入流体施加周期性脉冲压力，并得到考虑惯性的达西定律，弥补了对储层岩石在不同频率外加激励下流体流动性变换情况的认识缺失，并能通过实验观测建立岩石渗透率随频率变化的关系，利用峰值渗透率对应的外加周期性脉冲压力的频率来提升流体流动性。且上述方案在工程上具有普适性，只要替换岩心样品和/或流体，即可得到针对不同岩石空隙结构、流体组成成分对动态渗透率的影响，便于实施和操作。

技术领域

本发明地球岩石物理领域，更具体地，涉及油气储层岩石动态液测渗透率的方法和装置。

背景技术

低孔低渗致密储层和开发后期油气储层均面临提高地层渗透率和油气采收率的问题。由于地质特征复杂、非均匀性强，特别是孔隙结构复杂、连通性差，导致在储层孔隙流体渗透行为往往不遵循常规达西定律关系。

研究发现，孔隙介质中流体渗透率会随着外加弹性波场频率而改变。大量研究结果显示，在低频段流体能够发生自由流动，在高频段流体流动性大幅降低。关于动态渗透率模型的研究，Johnson等人(Johnson，1987；Johnson，1994)推导了不规则孔隙中与波的耗散相关的动态渗透率一般表达式，通过设计不同实验证实这种半唯像性的模型可以很好描述高低频极限下弹性波的响应规律，而对于中间频率可给出较合理的近似。Johnson(Johnson，1994)等进一步解释了动态渗透率的概念，并针对不同尺度的计算问题，建立了尺度函数。Emilie等(Emilie，2013)从流体固体的本构关系和动量守恒方程式出发，将动态渗透率结合到二维孔隙介质波动方程中，修正了耗散项，通过算子转化实现在时间域内进行求解。Bernabe在Zamir(Zamir，2000)等有关脉动流工作的基础上研究了含牛顿流体圆截面管道中流体波的传播问题，首先分别推导了刚性与弹性管道中流体波的频散方程和流量计算表达式，然后由单管推广至二维规则网格孔隙介质水力传导系数的预测中(Bernabe，2009)。

尽管对储层岩石动态渗透率的理论研究不断出现，西南石油大学申请了超声波作用下基于压力脉冲的渗透率测试方法(CN201720166868.8、CN201710099944.2)，但目前渗透率随外加压力发生周期改变的实验方法尚不成熟。综上所述，现有技术的研究中主要存在以下问题：

(1)岩石渗透率测量的实验手段单一，多集中在静态压力下流体通过岩石孔隙的渗透率测量。

(2)利用孔隙流体外加压力随时间变化的动态渗透率测量手段尚面临困难。

发明内容

有鉴于此，本申请提出了能较为方便地测量岩石动态渗透率的方案。

根据本申请的一方面，提出了一种油气储层岩石动态液测渗透率的方法，所述方法包括：

采用脉冲驱替发生单元，向注入岩心的流体施加周期性脉冲压力；

测量岩心两端的压差ΔP；

基于考虑惯性的达西定律公式，确定岩石渗透率K：

其中，ΔP表示岩心两端的压差，L为岩心长度，μ为驱替流体粘度，Q为瞬时驱替流量，A为岩心截面积，ρ为驱替流体密度，t为驱替时间。

在一种可能的实施方式中，所述方法包括根据下式得到瞬时驱替流量Q：

其中，为平均驱替流量，Q_A为驱替流量的振幅，ω为周期性脉冲压力的频率。

在一种可能的实施方式中，所述方法包括根据下式得到