[发明专利]一种确定岩石相对渗透率的方法

说明书

本发明公开一种确定岩石相对渗透率的方法，包括如下步骤：(1)制备具有不同含水饱和度的岩样；(2)对岩样施加围压至预设值，待围压稳定后施加气体渗压，然后维持渗压不变、逐级加载围压，测量并记录不同含水饱和度岩样在特定渗压不同围压下气体的有效渗透率；(3)计算出不同含水饱和度岩样在不同围压下的气测相对渗透率，绘制出含水饱和度与相对渗透率曲线关系，通过曲线拟合得到含水饱和度与相对渗透率的函数关系，依此确定特定含水饱和度下岩石的相对渗透率。本发明通过逐级加载围压测得不同围压下的有效渗透率，进而推算出相对渗透率，构建岩样含水饱和度与相对渗透率的函数关系，从而可方便、准确地确定出岩石的相对渗透率。

技术领域

本发明涉及一种岩石渗透率的确定方法，特别涉及一种确定岩石相对渗透率的方法，属于岩石工程领域。

背景技术

在岩土工程领域，渗流场的存在对岩石力学性质影响非常显著，多孔介质气液两相流问题一直是人们关注的热点。同时，在煤层气、页岩气开采以及核废物处置方面，气体相对渗透率的大小严重影响煤层气、页岩气的开采效益以及核废物处置的安全性,而岩石中的水饱和度对气体相对渗透率影响较为显著。因此，准确测量不同含水饱和度岩石的气体相对渗透率就显得尤为重要。

岩石(页岩、砂岩等)相对渗透率大小测量的关键是对岩石中水饱和度有一个定量的描述。对于像砂岩这种孔隙率较大的岩石，可通过简易方法制备不同含水饱和度的试验岩样，但在试验过程中水饱和度的变化受环境影响较大，无法快速准确地确定不同含水饱和度岩石的相对渗透率。

发明内容

发明目的：针对现有技术中无法快速准确地确定岩石相对渗透率的问题，本发明提供一种确定岩石相对渗透率的方法，该方法能够准确快速地确定特定含水饱和度条件下的岩石相对渗透率。

技术方案：本发明所述的一种确定岩石相对渗透率的方法，包括下述步骤：

(1)制备具有不同含水饱和度的岩样；

(2)对岩样施加围压至预设值，待围压稳定后施加气体渗压，然后维持渗压不变、逐级加载围压，测量并记录不同含水饱和度岩样在特定渗压不同围压下气体的有效渗透率；

(3)计算出不同含水饱和度岩样在不同围压下的气测相对渗透率，绘制出含水饱和度与相对渗透率的曲线关系，进行曲线拟合，得到含水饱和度与相对渗透率的函数关系，根据该函数关系确定特定含水饱和度下岩石的相对渗透率。

上述步骤(1)中，岩样的含水饱和度S_w根据下式确定：

式中，ρ_water为水的密度，V_pore为岩样中的孔隙体积，V_pore-water为岩样中孔隙水的体积，m_dry为干燥岩样质量，m_sat为润湿相岩样质量，m_water为饱和岩样质量。

上述步骤(2)中，施加气体渗压时所用气体优选为惰性气体，如氩气。进一步的，施加的气体渗压值需大于大气压力，渗压具体大小根据所测岩样种类来确定。

其中，岩样的有效渗透率K通过下式确定：

式中，μ为气体粘度，L为岩样高度，A为岩样端面横截面积，Q_mean为平均气体体积流量速率，P_mean为上游端平均气体压力，P₀为大气压力。

上述步骤(3)中，特定含水饱和度岩样在特定围压条件下的相对渗透率通过下式计算：