[发明专利]一种考虑应力敏感效应的页岩表观渗透率计算方法

摘要

本发明公开了一种考虑应力敏感效应的页岩表观渗透率计算方法，将页岩气的流动通道划分为无机质毛细管和有机质毛细管，分别建立了无机质孔隙和有机质孔隙计算模型；考虑页岩气在无机质和有机质毛细管流动机理的不同，通过引入分形理论分别建立了无机质，有机质的表观渗透率计算模型；进一步采用面积加权方法，结合页岩开采过程中含水饱和度和应力敏感效应对表观渗透率的影响，建立了考虑多种影响因素的表观渗透率计算方法。本发明通过上述改进，建立起了更加符合页岩表观渗透率的计算模型，为页岩气开采提供理论支撑。

主权项

1.一种页岩无机质表观渗透率计算方法，其特征在于，考虑滑脱流动、粘滞流动以及应力敏感效应对单根无机质毛细管中的气体体积流量的影响，具体步骤包括：(1)计算页岩无机质孔隙中滑脱流动和粘滞流动产生的流量，其表达式为：其中，q1g为单根无机质毛细管中气体流量，m3/s；f(Kn)为渗透率滑脱修正因子，无因次，在描述滑脱流动时，f(Kn)＝1+4Kn；τ为分子平均自由程，m；λ1g为无机质毛细管在相应含水饱和度下的有效直径，m；D1T为无机质迂曲度分形维数，无因次；Δp为生产压差，MPa；μg为气体粘滞系数，Pa.s；L0为表征长度，m；(2)计算应力敏感效应对单根无机质毛细管直径的影响程度，其表达式为：λ＝λ0(pe/p0)0.5(q‑s)其中，λ为在有效应力作用下的无机质毛细管实际管径，m；λ0为无机质毛细管初始管径，m；pe为有效应力，MPa；p0为大气压，MPa；q和s分别为页岩孔隙度、渗透率系数，无因次；(3)叠加单根无机质毛细管中的滑脱流动和努森扩散流量，耦合应力敏感效应对单根无机质毛细管直径的影响程度，推导得到页岩无机质表观渗透率计算方法，其表达式为：其中，K1g为无机质表观渗透率，10‑3μm2；λ1gmax为无机质毛细管在相应含水饱和度下的最大有效直径，m；p为任意地层压力，MPa；p1为围压，MPa；sw为含水饱和度，％；α为横截面上有机质含量，％；A为分形集横截面积，m2；D1fg为无机质孔隙分形维数，无因次。