[发明专利]一种气体水合物分解过程中多孔介质渗透率变化的确定方法

权利要求书

1.一种气体水合物分解过程中多孔介质渗透率变化的确定方法，其特征在于，该方法包括玻璃刻蚀模型中水合物生成与分解阶段、基于图像处理的水合物饱和度与水合物分布确定阶段以及基于单相格子玻尔兹曼方法的渗透率变化确定阶段。所述方法能够在玻璃刻蚀模型中生成与分解气体水合物的同时，确定水合物饱和度、水合物分布、渗透率变化。

2.根据权利要求1所述的一种气体水合物分解过程中多孔介质渗透率变化的确定方法，其特征在于，所述玻璃刻蚀模型中水合物生成与分解阶段的步骤包括：

步骤1-1：将玻璃刻蚀模型装入相关配套设备；

步骤1-2：在玻璃刻蚀模型中开展气体水合物生成实验；

步骤1-3：在玻璃刻蚀模型中开展气体水合物分解实验；

步骤1-4：通过显微镜获取气体水合物分解过程中不同时刻的玻璃刻蚀模型图像，用于确定水合物在玻璃刻蚀模型孔隙中的分布。

3.根据权利要求2所述的玻璃刻蚀模型中水合物生成与分解阶段，其特征在于，所述相关配套设备能够确保玻璃刻蚀模型的孔隙中达到水合物生成的高压低温条件，能够确保外部气体与水注入玻璃刻蚀模型，能够通过显微镜实时观察玻璃刻蚀模型孔隙中的物质变化。

4.根据权利要求1所述的一种气体水合物分解过程中多孔介质渗透率变化的确定方法，其特征在于，所述基于图像处理的水合物饱和度与水合物分布确定阶段的步骤包括：

步骤2-1：图像分割，从图片中选择感兴趣区域(ROI)，从ROI中分选原始孔隙(包含水合物)与水合物，进而确定水合物在孔隙中的分布位置，分别统计RIO中原始孔隙与水合物的所占图像像素点的总数，利用水合物饱和度量计算公式(EQ1)确定水合物饱和度，其中，

所述水合物饱和度量计算公式(EQ1)如下：

其中，

S_h为水合物饱和度，N_h为ROI中水合物所占图像像素点的总数，N_p0为ROI中孔隙所占图像像素点的总数；

步骤2-2：图像数据转化，将ROI图像转换为m行n列矩阵(a_ij)_m×n进行存储，i与j用于定位图像像素点的位置，如果像素点位置ij处为玻璃，将a_ij设为1，如果像素点位置ij处为水合物，将a_ij设为2，其余位置处的a_ij设为0，其中，

m为ROI图像长度方向上像素点总数，n为ROI图像宽度方向上像素点总数，其中，

ROI图像长度方向为流体流动方向。

5.根据权利要求1所述的一种气体水合物分解过程中多孔介质渗透率变化的确定方法，其特征在于，所述基于单相格子玻尔兹曼方法的渗透率变化确定阶段的步骤包括：

步骤3-1：将权利要求4所述矩阵(a_ij)_m×n导入单相格子玻尔兹曼模型，获取流体速度分布；

步骤3-2：计算渗透率比值。

6.根据权利要求5所述的基于单相格子玻尔兹曼方法的渗透率变化确定阶段，其特征在于，所述渗透率变化用渗透率比值衡量，其中，

渗透率比值的定义为水合物饱和度为S_h时多孔介质的绝对渗透率与不含水合物情况下多孔介质的绝对渗透率的比值，计算渗透率比值的表达式为(EQ3)，其中，

所述计算渗透率比值的表达式(EQ3)如下：

其中，

k_r为渗透率比值，k(S_h)为水合物饱和度为S_h时多孔介质的绝对渗透率，k(S_h＝0％)为不含水合物情况下多孔介质的绝对渗透率，Q(S_h)为水合物饱和度为S_h的流体流量，Q(S_h＝0％)为不含水合物情况时流体流量。

7.根据权利要求5所述的基于单相格子玻尔兹曼方法的渗透率变化确定阶段，其特征在于，所述计算渗透率比值的步骤包括：

步骤4-1：根据权利要求5中步骤3-1所述的流体速度分布，利用流量计算公式(EQ4)计算水合物开始生成前或者水合物分解结束后流体流量，其中，

所述流量计算公式(EQ4)如下：

其中，

Q_f为流体的流量，u_xf为格子在x方向上的速度，δ_x与δ_y分别为格子在x与y方向上的长度，L_x为多孔介质模型在流动方向上的长度。

步骤4-2：根据权利要求5中步骤3-1所述的流体速度分布，利用流量计算公式(EQ4)计算水合物分解过程中不同水合物饱和度下的流体流量。

步骤4-3：根据权利要求6中所述的计算渗透率比值的表达式(EQ3)，计算不同水合物饱和度下的渗透率比值。