[发明专利]基于脉冲衰减法的多孔介质渗透率测量方法

说明书

本申请提供了一种基于脉冲衰减法的多孔介质渗透率测量方法，本申请提出的基于脉冲衰减法测量方案，能够利用大压差下的实验数据，通过封闭所述多孔介质未与上游腔体和下游腔体中任一个腔体连通的面，使得上游腔体中的流体经过所述多孔介质的内部空隙后进入所述下游腔体；通过提高所述上游腔体的压强，记录所述上游腔体随时间变化的压强数据与所述下游腔体随时间变化的压强数据；直接给出渗透率的值，并结合量纲判据准则快速测量多孔介质的渗透率。

技术领域

本文涉及但不限于油气工程技术领域，具体涉及但不限于石油天然气勘探开发与利用领域，尤其涉及但不限于基于脉冲衰减法的多孔介质渗透率测量方法。

背景技术

准确快速地获得多孔介质的渗透率具有重要的工程价值。脉冲衰减法是一种能够准确获得渗透率值的瞬态方法，其操作简单、测量准确，是目前测量渗透率最常用也是最成功的方法。在脉冲衰减法实施时，需要建立三个互相连通但与外界完全封闭的腔体：上游腔体、被测样品内部孔隙、下游腔体，然后在上游施加压强脉冲而建立起流动，记录上、下游压强值随时间变化的曲线，通过数据拟合可以得到渗透率。

传统的脉冲衰减法要求施加的脉冲值不能过大，一般要求脉冲值大小不超过初始平衡压强的10％，一般称之为传统脉冲衰减法的晚期解。小压差情况下，流动慢而导致测量时间长。增大脉冲值，即大压差情况下，流动快而能显著缩短测量时间，但是目前仍然缺乏对应的理论基础。

发明内容

以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制权利要求的保护范围。

本申请提出了一种脉冲衰减法的惯性解，给出了一个基于无量纲数的测量判据，该解析解能够显著地缩短测量时间。

本申请提供了一种基于脉冲衰减法的多孔介质渗透率测量方法，其特征在于，将所述待测的多孔介质的一端与上游腔体连通，将所述多孔介质的另一端与下游腔体连通；

所述测量方法包括以下步骤：

1)封闭所述多孔介质未与上游腔体和下游腔体中任一个腔体连通的面，使得上游腔体中的流体经过所述多孔介质的内部空隙后进入所述下游腔体；可选地，步骤1)还包括测量所述多孔介质内的孔隙的体积、所述上游腔体包围的空间的体积以及下游腔体包围的空间的体积(记为上游腔体体积和下游腔体体积)。

2)提高所述上游腔体的压强(或降低所述下游腔体的压强)，记录所述上游腔体随时间变化的压强数据与所述下游腔体随时间变化的压强数据；

3)当所述上游腔体与所述下游腔体的压差为初始压差的5％以内时，完成所述第一组数据的记录；

使用同一块多孔介质重复多次步骤2)和步骤3)的操作，获得多组不同的所述上游腔体随时间变化的压强数据与所述下游腔体随时间变化的压强数据；

4)将获得的多组所述上游腔体随时间变化的压强数据和所述下游腔体随时间变化的压强数据带入公式(1)中，得到不同的上游初始压强下的渗透率值κ，

式(1)中，κ为渗透率，单位为m²；φ为被测多孔样品孔隙率，量纲为1；μ为流体动力粘性系数，单位为Pa·s；L为被测多孔样品轴向长度，单位为m；P_u(0)为t＝0时刻的上游腔体压强，单位为Pa；Θ₁为式(2)：的最小的正数解，量纲为1，式(2)中，a为所述多孔介质的孔隙体积与所述上游腔体的体积的比值的b为所述多孔介质的孔隙体积与所述下游腔体的体积的比值的ζ为根据步骤2)和步骤3)数据拟合得到的直线的斜率，量纲为1，拟合直线的表达式为式(3)：

式(3)中的Δw_D(t)，根据式(4)：计算；式(3)中的F根据式(5)：计算，式(5)中的Θ₁、a和b与式(2)中的Θ₁、a和b相同，所述F的量纲为1；式(3)中的t为时间，单位为s；