[发明专利]裂缝性页岩渗透率的评价方法和评估模型及其构建方法

权利要求书

1.一种裂缝性页岩渗透率的评估模型，其特征在于，所述页岩渗透率评估模型的计算方程如式(8)所示：

式中，K为页岩储层的总渗透率，m²；K_m为页岩基质的渗透率，m²；K_f为页岩储层中天然裂缝的渗透率，m²；π为圆周率，无量纲；D_p为孔隙面积分形维数，无量纲；λ_max为最大毛管束管道直径，m；D_tp为迂曲度分形维数，无量纲；L₀为模型特征长度，m；W₀为模型特征宽度，m；H₀为模型特征高度，m；θ为天然裂缝的倾角，度；α为天然裂缝的逼近角，度；D_e为裂缝开度分布的分形维数，无量纲；D_tf为天然裂缝长度分布的分形维数，无量纲；e_max为最大裂缝开度，m。

2.一种裂缝性页岩渗透率的评价方法，其特征在于，所述评价方法通过页岩储层的总渗透率K来评价裂缝性页岩的渗透性，其中，页岩储层的总渗透率K通过如权利要求1所述的页岩渗透率评估模型计算。

3.一种裂缝性页岩渗透率的评估模型的构建方法，其特征在于，所述构建方法包括以下步骤：

S1、基于混合分形单元模型，建立由分形维数、最大孔隙直径以及模型尺寸数据表示的通过页岩基质的气体通量表达式，再基于达西定律，推导页岩基质的渗透率表达式；

S2、基于分形理论，建立页岩储层中天然裂缝开度和天然裂缝长度的分形特征表达模型；

S3、基于天然裂缝开度和天然裂缝长度的分形特征表达模型以及立方定律，建立页岩渗流过程中通过天然裂缝的气体通量表达式，再基于达西定律，推导天然裂缝的渗透率表达式；

S4、基于页岩基质的渗透率表达式和天然裂缝的渗透率表达式，推导整体页岩储层的渗透率表达式。

4.根据权利要求3所述的裂缝性页岩渗透率的评估模型的构建方法，其特征在于，所述通过页岩基质的气体通量表达式的方程如式(1)所示：

所述页岩基质的渗透率表达式的方程如式(2)所示：

式中，ΔP为裂缝两端的压力差值，MPa；Q_m为气体通过页岩基质的通量，kg/(m².s)；π为圆周率，无量纲；D_p为孔隙面积分形维数，无量纲；λ_max为最大毛管束管道直径，m；D_tp为迂曲度分形维数，无量纲；μ为气体粘度，mPa.s；L₀为模型特征长度，m；W₀为模型特征宽度，m；H₀为模型特征高度，m。

5.根据权利要求3所述的裂缝性页岩渗透率的评估模型的构建方法，其特征在于，所述天然裂缝开度的分形特征表达模型的方程如式(4)所示：

所述天然裂缝长度的分形特征表达模型如式(5)所示：

式中，i为第i条天然裂缝,无量纲；e_i为第i条天然裂缝的开度，m；e_min为最小裂缝开度，m；e_max为最大裂缝开度，m；R_i为随机数，无量纲；D_e为裂缝开度分布的分形维数，无量纲；L_tf为天然裂缝的长度，m；θ为天然裂缝的倾角，度。

6.根据权利要求3所述的裂缝性页岩渗透率的评估模型的构建方法，其特征在于，所述通过天然裂缝的气体通量表达式的方程如式(6)所示：

所述天然裂缝的渗透率表达式的方程如式(7)所示：

式中，Q_f为气体通过天然裂缝的通量，kg/(m².s)；α为天然裂缝的逼近角，度；D_tf为天然裂缝长度分布的分形维数，无量纲；K_f为页岩储层中天然裂缝渗透率，m²。