[发明专利]一种描述页岩裂缝-孔隙流体自吸的方法

说明书

本发明公开了一种描述页岩裂缝‑孔隙流体自吸的方法，包括如下步骤：假设有一理想圆柱体页岩岩样，圆柱体在端面中心发育一条贯穿平板裂缝，岩样的一端面与自吸流体充分接触，使其在无外加流体压力的条件下发生流体自吸；当自吸时间为t时，该页岩岩样总流体自吸质量S(t)包括三个部分，接触端面自吸进入页岩基块孔隙的自吸流体质量S_m(t)、自吸进入裂缝并储存于裂缝中的自吸流体质量S_f(t)和进入裂缝并通过裂缝壁面再自吸进入基块孔隙的自吸流体质量S_f‑m(t)，分别计算出S_m(t)、S_f(t)、S_f‑m(t)，相加得到S(t)。本发明建立了一种新的同时考虑页岩裂缝和纳米孔隙效应的流体自吸新模型，提升模型对页岩中流体自吸过程的描述和预测精度。

技术领域

本发明涉及油气田开发技术领域，特别涉及岩石致密多孔介质自吸描述方法，具体是一种描述页岩多尺度孔隙结构中裂缝-孔隙流体自吸的方法。

背景技术

目前，页岩气开发是非常规油气田开发的主要工程，页岩气藏普遍采用水平井加大规模水力压裂的开发模式，在页岩气井的钻完井、增产改造和后期生产过程中，页岩与水基工作液的大范围接触始终存在。由于页岩纳米级孔隙发育、亲水性强，且具有超低含水饱和度等特征，大量水基工作液将通过毛管自吸作用进入页岩储层。页岩极强的自吸吸水能力及后续相互作用是导致储层段井壁失稳、压裂液大量滞留和工作液损害等工程问题的根本原因之一。页岩流体自吸行为研究已经成为储层段钻完井井壁失稳控制，压裂工艺设计、压裂液性能及压后返排制度优化，工作液损害评价和储层保护对策研究，页岩气产出机理及产能模型研究等方向的重要基础。

目前，Lucas-Washburn模型(LW模型)常被用于描述流体向页岩孔隙中的自吸过程，该模型假设毛管力为流体自吸过程的唯一动力，且自吸流动通道截面均匀圆形。但对于页岩中复杂的流体自吸行为，LW模型存在如下几个方面的不足和局限性：(1)页岩裂缝/微裂缝发育，然而现有自吸模型通常仅考虑了页岩的孔隙自吸，并不能充分反映裂缝对自吸过程和最终自吸量的影响；(2)页岩粘土矿物含量高且其中发育大量纳米级孔隙，其中的流体自吸除了受毛管力作用，还受到渗透压影响，如何计算页岩流体自吸过程渗透压的大小，并将其在自吸模型中进行表征仍需深入研究；(3)现有自吸模型通常假设自吸流动通道为圆形，但页岩基块孔隙形状发育极不规则，已明显偏离圆形孔隙假设，如何得到可靠的页岩孔隙形状因子表征参数，相关研究尚鲜有报道；(4)页岩纳米级孔隙中的流体自吸流动将受到明显纳微尺度孔隙壁面效应影响，但现有模型中尚缺乏相关作用的表征参数。

发明内容

针对现有页岩流体自吸模型在描述和分析页岩多尺度孔隙中流体自吸过程方面的局限性，本发明提供了一种描述页岩裂缝-孔隙流体自吸的方法，建立了一种新的同时考虑页岩裂缝和纳米孔隙效应的流体自吸新模型，提升模型对页岩中流体自吸过程的描述和预测精度。

本发明的技术方案如下：

一种描述页岩裂缝-孔隙流体自吸的方法，包括如下步骤：

1.一种描述页岩裂缝-孔隙流体自吸的方法，它包括以下步骤：

S1、假设有一直径为d，长度为L的理想圆柱体页岩岩样，且沿圆柱体长轴方向在端面中心发育一条缝宽w的贯穿平板裂缝，其中wd，岩样的一端面与自吸流体充分接触，使其在无外加流体压力的条件下发生流体自吸；当自吸时间为t时，该页岩岩样总流体自吸质量S(t)包括三个部分，接触端面自吸进入页岩基块孔隙的自吸流体质量S_m(t)、自吸进入裂缝并储存于裂缝中的自吸流体质量S_f(t)和进入裂缝并通过裂缝壁面再自吸进入基块孔隙的自吸流体质量S_f-m(t)，且满足如下关系：

S(t)＝S_m(t)+S_f(t)+S_f-m(t) (1)