[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

说明书

本发明公开了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。本发明将微观可视化方法与多相格子玻尔兹曼方法结合起来，实现了在气体水合物分解过程中对玻璃刻蚀模型中水合物分布、渗透率变化规律进行确定。本发明可以有效地在孔隙范围上对多孔介质中水合物饱和度、水合物分布、渗透率变化进行测量与确定，实用性强，有助于改善研究气体水合物对储层物性影响的分析方法，为天然气水合物开发过程中的储层物性变化规律的机理研究提供可靠的技术方法。

技术领域

本发明涉及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，属于非常规油气藏工程与岩土工程基础物性测量技术领域。

背景技术

由于能量密度大、储量丰富、清洁环保，天然气水合物作为本世纪极具开发前景的能源，已引起世界许多国家和地区的高度关注，然而经济有效地开发天然气水合物藏是困难的。水合物作为一种固体存在于孔隙中，其在多孔介质中的分布会严重影响流体在其中的渗流特性。渗透率作为表征多孔介质渗流特性的重要参数，已成为热点对象被广泛研究。

大量研究表明，水合物的分布特征严重影响着水合物的渗流特性，而常规的测试实验无法获取水合物在孔隙中的分布，同时渗透率测试过程中也无法完全避免水合物在孔隙中的再生成或分解问题以及残余气存在问题。因此，结合微观可视化方法与单相格子玻尔兹曼方法，考虑水合物在孔隙中的微观分布，建立了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。

发明内容

本发明基于微观可视化方法与单相格子玻尔兹曼方法提供了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。本发明可以有效地在孔隙范围上对多孔介质中水合物饱和度、水合物分布、渗透率变化规律进行测量与确定。

本发明提供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流格子玻尔兹曼方法的渗透率变化确定阶段。

进一步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：将玻璃刻蚀模型装入相关配套设备；

步骤2：在玻璃刻蚀模型中开展气体水合物生成实验；

步骤3：在玻璃刻蚀模型中开展气体水合物分解实验；

步骤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。

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。

进一步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，计算水合物饱和度，

水合物饱和度量计算公式EQ1：

式中，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：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，