[发明专利]一种剪切缝页岩岩心脉冲衰减渗透率测试方法

说明书

本发明公开了一种剪切缝页岩岩心脉冲衰减渗透率测试方法，包括以下步骤：S1：基于气体在页岩剪切缝岩心中的多尺度渗流模型，建立剪切缝页岩岩心双重介质物理模型；S2：使用有限体积法获得物理模型对应的有限体积离散格式，结合牛顿‑拉普森迭代算法求解物理模型全隐式求解格式，对模型进行编程求解；S3：利用脉冲衰减法实验装置对剪切缝页岩岩心进行脉冲衰减实验，利用实验数据测出上游室和下游室的压力、时间关系曲线；S4：结合剪切缝页岩岩心双重介质物理模型，采用曲线拟合的方法来获取剪切缝页岩岩心的基质渗透率和裂缝渗透率。本发明可对具有剪切缝的页岩岩心进行渗透率测试。

技术领域

本发明涉及页岩气开发技术领域，特别涉及一种剪切缝页岩岩心脉冲衰减渗透率测试方法。

背景技术

从全球能源开发战略角度来看，页岩气的发展正改变着全球能源格局，并成为全球开发的焦点。据预测世界范围内页岩气藏资源总量约为456×10¹²m³，在非常规天然气(煤层气、致密砂岩气、页岩气)总资源量中约占50％。同时，勘探表明我国页岩气资源可采储量十分丰富。

目前，美国已经成功在多个盆地进行了页岩气商业化开采，但是近几年的开发实践中仍然暴露了很多问题，遇到了许多理论和技术瓶颈。与北美相比，由于我国页岩气藏埋深较深、构造复杂、物性差异大等原因，使得我国页岩开发中的遇见问题更加复杂。岩心渗透率是认识页岩地层渗流状况的基础，要解决这些问题，页岩岩心渗透率测试显得尤为重要。

岩心的渗透率测试主要分为稳态法测试和非稳态法测试。稳态法是指测试流体在被测岩心中形成稳定流态，通过测试记录岩心两端的压差，同时监测通过岩心的流量数据，利用达西公式来获取渗透率的方法。非稳态法是指测试流体在被测岩心中形成不稳定渗流，流动处于非稳定状态，压力、流量是一个渐变的过程，通过测试记录压力的渐变过程，利用微积分的方法计算渗透率。针对低渗储层，到达稳定流动阶段耗时长且判断较难，稳态法测试具有很大的局限性。

非稳态法中的脉冲衰减法最早由Brace(1968)在测试花岗岩渗透率时提出，通过计算上下游腔室与岩心中的物质平衡获得无因次压力时间的响应解；Lin等(1977)在此基础上分析了上下游腔室体积对实验效果的影响，并针实验岩心给出了最优化的腔室体积；Dicker等(1988)设计了脉冲衰减法测试装置，采用基于初始压力的响应解，大大提高了测试效率；Haskett等(1988)以脉冲衰减法为基础对装置进行了改进，可以同时测得岩心的孔隙度与渗透率，测试效率较高，并采用岩心分析与数值模拟对比的方法对模型结果进行验证；陈志明等(2013)基于脉冲衰减法设计了一套实验装置，可以测试致密砂岩和页岩的渗透率，并进一步分析了应力对实验结果的影响效果；Yang(2017)等建立了岩心径向坐标下的半解析解模型，可以通过实验数据拟合获得岩心的孔隙度和渗透率。Bryant(2018)等对传统脉冲衰减法进行改进，减少了装置中压力传感器的数量，大大降低了测试装置的成本，同时该装置具有操作便捷、测试效率高等优点，不足在于未考虑岩心中的多尺度渗流与吸附解吸的影响。

上述方法均只能用于均质岩心的参数测试，不能用于有剪切缝的页岩岩心，因此亟需一种适用于剪切缝页岩岩心的测试方法。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种剪切缝页岩岩心脉冲衰减渗透率测试方法，用于测试剪切缝页岩岩心的渗透率。

本发明的技术方案如下：

一种剪切缝页岩岩心脉冲衰减渗透率测试方法，包括以下步骤：

S1：基于气体在页岩剪切缝岩心中的多尺度渗流模型，建立剪切缝页岩岩心双重介质物理模型；

优选的，所述多尺度渗流模型为B-K模型，所述B-K模型数学描述方程为：