[发明专利]一种矩形平板大模型岩样平面渗流渗透率的确定方法

权利要求书

1.一种矩形平板大模型岩样平面渗流渗透率的确定方法，依次包括以下步骤：

(1)测试岩样厚度h、孔隙度φ、孔隙体积PV，取得氮气粘度μ、压缩系数c_f；

(2)将平板大模型岩样清洗、烘干并放入夹持器，在岩样外涂硅橡胶将其密封，将岩样抽真空，然后注入氮气饱和岩样，静置30min后记录初始压力p₀；

(3)在注入点以恒定流量q注入氮气，所述注入点纵向贯穿整个平板，测试注入点到平板平面四个边的距离L₁、L₂、L₃、L₄，监测注入点压力p随时间t的变化；

(4)利用平面不稳定渗流理论、镜像叠加原理建立四条相互垂直封闭边界的不稳态渗流模型，包括以下内容：

1)根据平面不稳定渗流理论，建立平面不稳定渗流模型：

式中：p—压力，atm；

r—平板任意点到注入点的距离，m；

φ—孔隙度；

c_f—氮气压缩系数，atm^-1；

μ—氮气粘度，cP；

K—渗透率，D；

t—时间，s；

r_w—注入点的管线半径，m；

q—注入氮气流量，cm³/s；

h—岩样厚度，cm；

p₀—初始压力，atm；

该模型求得解析解为：

2)通过镜像叠加原理，得到四条相互垂直封闭边界的不稳态压力解：

(5)根据不稳态渗流模型，采用最小二乘法原理拟合测试得到压力p与时间t数据，计算得到渗透率K，包括以下内容：

设渗透率K为待求参数，目标函数E(K)表示测试数据与理论计算数据的总体差距，通过测试t_j时刻下压力p_j的n组实测数据(t_j,p_j)，其中j＝1,2,…,n，定义目标函数E(K)如下：

采用自动拟合算法求得使E(K)达到最小的渗透率K：

p(K,t_j)是关于K的非线性函数，在初始值K₀处泰勒展开将其线性化如下：

令：

Y_j＝p(K,t_j)-p(K₀,t_j)

δ_K＝K-K₀

则Y_j＝V_jδ_K，其中：j＝1,2,…,n，故有：

p(K,t_j)≈p(K₀,t_j)+V_jδ_K

使E(K)达到极值，需要则：

根据求得的δ_K，得到：

K＝δ_K+K₀

将K值赋予K₀，重复上述步骤，直到|K-K₀|＜10^-6停止运算，此时求得的K值即为平板大模型岩样的渗透率。

2.如权利要求1所述的一种矩形平板大模型岩样平面渗流渗透率的确定方法，其特征在于，所述步骤(2)中，将平板大模型清洗、烘干并放入夹持器中，在岩样外涂硅橡胶将其密封，将岩样抽真空；打开阀门，注入1倍孔隙体积的氮气饱和岩样，随后关闭阀门，静置30min，记录静置后的初始压力p₀。

3.如权利要求1所述的一种矩形平板大模型岩样平面渗流渗透率的确定方法，其特征在于，所述步骤(3)中，在注入点以恒定流量q注入5倍孔隙体积的氮气，利用高精度压力传感器记录不同时刻t的注入点压力p，每1秒测试一个压力点。