CN112730198B - 一种页岩天然裂缝渗透率计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种页岩天然裂缝渗透率计算方法。该方法包括以下步骤：制成页岩标准岩心柱；获取具有不同粗糙度的页岩单缝样品；获取具有相同粗糙度不同条数的页岩多缝样品；找出裂缝面粗糙度与页岩单缝渗透率之间的定量关系；找出裂缝滑移距与页岩单缝渗透率之间的定量关系；找出有效压力与页岩单缝渗透率之间的定量关系；找出裂缝条数与页岩多缝渗透率之间的定量关系；建立考虑有效压力、裂缝滑移距和裂缝面粗糙度的页岩单缝渗透率表征方程；建立以页岩单缝渗透率和裂缝条数来计算页岩多缝渗透率的表达式；将建立的页岩单缝渗透率表征方程代入建立的页岩多缝渗透率表达式中，得到页岩多缝渗透率综合表征方程；本发明的方法计算出的页岩不同类型天然裂缝渗透率也更加接近储层条件下的真实情况。

Description

一种页岩天然裂缝渗透率计算方法

技术领域

本发明涉及地质勘探技术领域，尤其涉及一种页岩天然裂缝渗透率计算方法。

背景技术

中国南方上扬子地台发育下寒武统牛蹄塘组和上奥陶统五峰-下志留统龙马溪组两套黑色海相页岩层系。由于这两套页岩层系分布广，厚度大，有机碳含量高，使之成为中国南方页岩气勘探开发的主要层位。与北美地区经历简单的构造抬升，页岩大面积连续分布，埋藏深度适中不同，中国南方牛蹄塘组和五峰-龙马溪组两套主要的页岩层系沉积后，经历了加里东期、海西期、印支期、燕山期和喜马拉雅期构造运动的叠加改造，表现为多期次抬升剥蚀和褶皱、断裂作用，使得中国南方页岩层系构造类型复杂多样，天然裂缝发育。

页岩通常以低孔隙度、特低渗透率为特征，那么对于页岩储层而言，天然裂缝的发育则具有重要意义。天然裂缝不仅可以为页岩气提供充足的存储空间，并且可以极大改善页岩的渗流能力，所以天然裂缝对页岩气的运移具有重要作用。部分学者对涪陵页岩气田的研究表明，与位于构造低点的钻井相比，构造高点的钻井具有明显更高的单井产量和地层压力系数，并提出页岩气通过相邻裂缝的阶梯式运移，使中国南方页岩气向构造高点富集。然而，如果裂缝发育规模过大，则会导致页岩气向非页岩层泄漏，不利于页岩气的富集。因此，天然裂缝对页岩气保存具有重要的影响。

此外，中国南方上扬子地台四川盆地从盆内到盆外呈现出不同的构造变形样式，主要由盆内稳定区、盆缘弱变形区和盆外强变形区所组成，从而导致四川盆地内外发育不同类型的天然裂缝。不同类型的天然裂缝具有不同的发育特征，即裂缝开度、裂缝长度、裂缝倾角、裂缝滑移量、裂缝面粗糙度和裂缝密度等裂缝特征参数发育差异较大；其中一些特征参数，例如裂缝开度、裂缝滑移量、裂缝面粗糙度和裂缝密度对页岩裂缝渗透率影响较大，准确评价这些参数对页岩裂缝渗透率的影响，并建立以上述参数表征页岩裂缝渗透率的方程，是评估不同类型天然裂缝对页岩气运移效率的重要一步，这对中国南方不同构造变形区页岩气的勘探具有重大意义。

然而，现有的文献多仅限于页岩基质渗透率实验，页岩裂缝渗透率还没有得到充分的研究，以至于不同类型天然裂缝在储层条件下的渗透率大小更是尚不清楚。本发明模型综合考虑了裂缝滑移距、裂缝面粗糙度和裂缝条数等裂缝特征参数以及有效压力等地层条件因素，通过对页岩气井不同类型天然裂缝特征参数进行详细描述和计算之后，并利用本发明提出的页岩天然裂缝渗透率表征方程，则可以分别得到不同类型天然裂缝在实际地层条件下的渗透率大小分布，弥补了现今无法获得地层条件下不同类型天然裂缝渗透率实测值的不足。

发明内容

本发明的目的在于，针对现有技术的上述不足，提出一种页岩天然裂缝渗透率计算方法。

本发明的一种页岩天然裂缝渗透率计算方法，包括以下步骤：

S1、从页岩储层段钻取岩心，并将钻取的岩心制成多个标准岩心柱；

S2、对S1得到的岩心柱沿着长轴方向进行人工劈裂，获取具有不同粗糙度的贯穿裂缝的页岩单缝样品；

S3、对S1得到的岩心柱沿着长轴方向模拟天然裂缝形态进行人工线切割，获取具有相同粗糙度不同条数的贯穿裂缝的页岩多缝样品，并在最小围压点下进行覆压渗透率实验，找出裂缝条数与页岩多缝渗透率之间的定量关系；

S4、基于S2中获取的页岩单缝样品，对其中一裂缝面进行扫描，得到裂缝面三维形貌图，计算出裂缝面粗糙度，并在最小围压点下进行覆压渗透率实验，找出裂缝面粗糙度与页岩单缝渗透率之间的定量关系；

S5、基于S2中获取的页岩单缝样品，在岩心柱两端垂直于裂缝面的相对端面上贴置铜箔垫片，定量模拟裂缝滑移；并在最小围压点下进行覆压渗透率实验，找出裂缝滑移距与页岩单缝渗透率之间的定量关系；

S6、基于S2中获取的页岩单缝样品，在不同围压点下进行覆压渗透率实验，找出有效压力与页岩单缝渗透率之间的定量关系；

S7、基于S6、S5和S4分别得到的有效压力、裂缝滑移距和裂缝面粗糙度与页岩单缝渗透率之间的关系式，通过多元非线性回归拟合，建立考虑有效压力、裂缝滑移距和裂缝面粗糙度的页岩单缝渗透率表征方程；

S8、基于S3得到的裂缝条数与页岩多缝渗透率之间的关系式，建立以页岩单缝渗透率和裂缝条数来计算页岩多缝渗透率的表达式；

S9、将S7建立的页岩单缝渗透率表征方程代入S8建立的页岩多缝渗透率表达式中，最终得到考虑有效压力、裂缝滑移距、裂缝面粗糙度和裂缝条数的页岩多缝渗透率综合表征方程；

其中，S2和S3无先后顺序，S4、S5和S6无先后顺序，S7和S8无先后顺序。

进一步的，所述步骤S3中模拟天然裂缝形态进行人工线切割，获取相同粗糙度不同条数的贯穿裂缝，即基于页岩储层中主要发育的层理缝、滑脱缝、剪切缝和张裂缝等天然裂缝缝面形态特征，将页岩天然裂缝划分为光滑裂缝、较光滑裂缝和粗糙裂缝，并分别模拟光滑、较光滑和粗糙裂缝面形态，用数控电火花线切割机将页岩岩心柱沿长轴方向按指定的形态切割成不同条数的贯穿裂缝。

所述步骤S3中为了使压力的影响最小化，将页岩不同条数裂缝样品在恒定孔压、最小围压条件下进行覆压渗透率实验，得到最小有效压力条件下不同裂缝条数对应的页岩多缝渗透率值，其中有效压力定义为围压与孔压的差值：

P_e＝P_c-P_p

式中：P_e为有效压力，MPa；P_c为围压，MPa；P_p为孔隙压力，MPa。

进一步的，所述步骤S4中对裂缝面进行扫描即利用三维形貌仪以一定的间隔对裂缝表面进行数字化，采集各扫描点由X-Y坐标和对应高度Z坐标组成的裂缝面形貌数据集，重建裂缝面初始形貌，并用均方根粗糙度来表征裂缝面粗糙度，均方根粗糙度定义为相对于基准线偏差的均方根值，表达式为：

式中：R为裂缝面均方根粗糙度，mm；Z为基准线高度，这里基准线定义为最低点连线，mm；Z_i为每个测点(i＝1,2,…,n-1,n)高度，mm。

所述步骤S4中为了尽可能消除压力对裂缝面粗糙度的改变，将扫描裂缝面后的页岩单缝样品在恒定孔压、最小围压条件下进行覆压渗透率实验，得到最小有效压力条件下不同裂缝面粗糙度对应的页岩单缝渗透率值。

所述步骤S5中通过在人工劈裂样品两端垂直于裂缝面的相对端面上贴置一定厚度不同数量的铜箔垫片来模拟不同的裂缝滑移量，总的裂缝滑移量为所用铜箔垫片厚度之和。

所述步骤S5中为了使压力的影响最小化，在恒定孔压、最小围压条件下进行页岩单缝样品覆压渗透率实验，实验过程中每改变一次滑移量同时进行一次覆压渗透率测试，得到最小有效压力条件下不同裂缝滑移距对应的页岩单缝渗透率值。

所述步骤S6中在恒定孔压、不同围压条件下进行页岩单缝样品覆压渗透率实验，得到不同有效压力对应的页岩单缝渗透率值。

进一步的，所述步骤S4中找出裂缝面粗糙度与页岩单缝渗透率之间定量关系的方法为：在excel中选取指数、线性、对数、多项式、幂函数等方程对裂缝面粗糙度与页岩单缝渗透率之间进行相关性拟合，挑选拟合优度最高的线性方程作为裂缝面粗糙度表征页岩单缝渗透率的方程，建立的方程如下：

K₁＝(-0.22)×R+1.04

式中：K₁为页岩单缝渗透率，mD；R为裂缝面均方根粗糙度，mm。

进一步的，所述步骤S5中找出裂缝滑移距与页岩单缝渗透率之间定量关系的方法为：在excel中选取指数、线性、对数、多项式、幂函数等方程对裂缝滑移距与页岩单缝渗透率之间进行相关性拟合，挑选拟合优度最高的多项式方程作为裂缝滑移距表征页岩单缝渗透率的方程，建立的方程如下：

K₁＝210.20×O²-12.18×O+0.75

式中：K₁为页岩单缝渗透率，mD；O为裂缝滑移距，mm。

进一步的，所述步骤S6中找出有效压力与页岩单缝渗透率之间定量关系的方法为：基于普遍应用的描述渗透率对有效应力敏感性的指数和幂函数方程，分别对有效压力与页岩单缝渗透率之间进行相关性拟合，选取拟合优度较高的幂函数方程作为有效压力表征页岩单缝渗透率的方程，建立的方程如下：

K₁＝772.51×(P_e/0.1)(^-2.02)

式中：K₁为页岩单缝渗透率，mD；P_e为有效压力，MPa。

进一步的，所述步骤S3中找出裂缝条数与页岩多缝渗透率之间定量关系的方法为：在excel中选取指数、线性、对数、多项式、幂函数等方程对裂缝条数与页岩多缝渗透率之间进行相关性拟合，挑选拟合优度最高的幂函数方程作为裂缝条数表征页岩多缝渗透率的方程，建立的方程如下：

K_n＝0.03×n^1.96

式中：K_n为n条裂缝时的页岩渗透率，mD；n为裂缝条数。

进一步的，所述步骤S7中基于有效压力、裂缝滑移距和裂缝面粗糙度与页岩单缝渗透率之间的关系式，建立这些参数与页岩单缝渗透率之间的多因素模型表达式，并通过SPSS软件进行多元非线性回归分析，得到考虑有效压力、裂缝滑移距和裂缝面粗糙度的页岩单缝渗透率综合表征方程如下：

K₁＝2.363×(772.51×(P_e/0.1)^(-2.02))×(210.20×O²-12.18×O+0.75)×((-0.22)×R+1.04)

式中：K₁为页岩单缝渗透率，mD；P_e为有效压力，MPa；O为裂缝滑移距，mm；R为裂缝面均方根粗糙度，mm。

进一步的，所述步骤S8中基于裂缝条数与页岩多缝渗透率之间的关系式，建立以页岩单缝渗透率和裂缝条数来计算页岩多缝渗透率的表达式如下：

K_n＝K₁×n^1.96

式中：K_n为n条裂缝时的页岩渗透率，mD；K₁为页岩单缝渗透率，mD；n为裂缝条数。

进一步的，所述步骤S9中将S7建立的页岩单缝渗透率表征方程代入S8建立的页岩多缝渗透率表达式中，最终得到考虑有效压力、裂缝滑移距、裂缝面粗糙度和裂缝条数的页岩多缝渗透率综合表征方程如下：

K_n＝(2.363×(772.51×(P_e/0.1)^(-2.02))×(210.20×O²-12.18×O+0.75)×((-0.22)×R+1.04))×n^1.96

式中：K_n为n条裂缝时的页岩渗透率，mD；P_e为有效压力，MPa；O为裂缝滑移距，mm；R为裂缝面均方根粗糙度，mm；n为裂缝条数。

本发明在钻取页岩储层实际岩心的基础上，通过对不同粗糙度、不同滑移距、不同条数的页岩裂缝样品进行覆压渗透率实验，找出有效压力、裂缝滑移距、裂缝面粗糙度和裂缝条数与页岩裂缝渗透率之间单因素定量关系，并最终建立了考虑有效压力、裂缝滑移距、裂缝面粗糙度和裂缝条数的页岩裂缝渗透率综合表征方程。该方程充分考虑了裂缝滑移距、裂缝面粗糙度和裂缝条数等裂缝特征参数以及有效压力等地层条件因素的共存，通过该方程计算出的页岩不同类型天然裂缝渗透率也更加接近储层条件下的真实情况，弥补了现今无法获得地层条件下页岩不同类型天然裂缝渗透率实测值的不足。

附图说明

图1为本发明提供的流程图；

图2a-2d为本发明提供的人工劈裂页岩单缝样品图；

图3a-3c为本发明提供的人工线切割页岩多缝样品图，其中3a为样组A光滑裂缝组，3b为样组B较光滑裂缝组，3c为样组C粗糙裂缝组；

图4a-4d为本发明提供的裂缝面扫描图；

图5为本发明提供的裂缝滑移模拟图；

图6为本发明提供的裂缝面粗糙度与页岩单缝渗透率关系图；

图7为本发明提供的裂缝滑移距与页岩单缝渗透率关系图；

图8为本发明提供的有效压力与页岩单缝渗透率关系图；

图9为本发明提供的裂缝条数与页岩多缝渗透率关系图；

图10为本发明提供的模型计算得到的页岩单缝渗透率与岩心实测页岩单缝渗透率对比图。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

实施例1

如图1所示，本发明提供了一种页岩天然裂缝渗透率计算方法，具体过程如下：

S1、以中国南方四川盆地周缘龙马溪组页岩为研究对象，从页岩储层段避开宏观裂缝位置获取若干页岩岩心，并在岩心中沿着同一方向钻取直径2.5cm，长度5.0cm的标准岩心柱。

S2、选取其中4块标准岩心柱，沿着中心长轴方向进行人工劈裂，获取4块具有不同粗糙度的单条贯穿裂缝样品，如图2a-2d所示。

S3、页岩储层中主要发育层理缝、滑脱缝、剪切缝和张裂缝等天然裂缝。其中，层理缝和具有镜面特征的滑脱缝缝面光滑，具有擦痕特征的滑脱缝和剪切缝缝面较光滑，张裂缝缝面粗糙。另选取12块标准岩心柱，平均分为3组，模拟天然裂缝形态进行人工线切割，沿长轴方向获取裂缝面光滑的裂缝组、裂缝面较光滑的裂缝组和裂缝面粗糙的裂缝组，每组4块样品分别具有相同粗糙度的1条贯穿裂缝、2条贯穿裂缝、3条贯穿裂缝和4条贯穿裂缝，如图3a-3c所示。

基于获取的页岩多缝样品，在7MPa孔压，10MPa围压条件下进行覆压渗透率实验，得到有效压力3MPa条件下不同裂缝条数样品所对应的页岩多缝渗透率值。

S4、基于S2中获取的页岩单缝样品，使用ST500三维非接触式表面轮廓仪，采用100μm的间隔对每块样品其中一裂缝面进行扫描，采集各扫描点由X-Y坐标和对应高度Z坐标组成的裂缝面形貌数据集，重建裂缝面初始形貌，如图4a-4d所示。并用均方根粗糙度来表征裂缝面粗糙度，均方根粗糙度计算公式为：

式中：R为裂缝面均方根粗糙度，mm；Z为基准线高度，这里基准线定义为最低点连线，mm；Z_i为每个测点(i＝1,2,…,n-1,n)高度，mm。

对完成裂缝面扫描的页岩单缝样品，进行7MPa孔压，10MPa围压条件下的覆压渗透率实验，得到有效压力3MPa条件下不同裂缝面粗糙度样品所对应的页岩单缝渗透率值。

S5、受平行裂缝面剪切应力作用所形成的剪切缝和滑脱缝通常会发生裂缝滑移，并在缝面形成指示剪切滑移的擦痕和阶步等特征。我们通过在S2中获取的页岩单缝样品两端垂直于裂缝面的相对端面上贴置铜箔垫片来定量模拟裂缝滑移。如图5所示，将0.1mm厚的铜箔垫片贴置在每块样品两端垂直于裂缝面的相对端面上，从1片到5片逐渐增加铜箔垫片数量，总的裂缝滑移量为所用铜箔垫片厚度之和，本次研究模拟了滑移量从0.1mm到0.5mm的裂缝滑移。

对不同滑移量的页岩单缝样品，进行7MPa孔压，10MPa围压条件下的覆压渗透率实验，实验过程中每改变一次滑移量同时进行一次覆压渗透率测试，得到有效压力3MPa条件下不同裂缝滑移量样品所对应的页岩单缝渗透率值。

S6、基于S2中获取的页岩单缝样品，也即S4中完成裂缝面扫描的页岩单缝样品，在上述步骤S4中进行7MPa孔压，10MPa围压条件下的覆压渗透率实验后，继续维持孔压7MPa不变，进行15MPa、20MPa、25MPa、35MPa、45MPa和55MPa等不同围压条件下的覆压渗透率实验，得到3MPa、8MPa、13MPa、18MPa、28MPa、38MPa和48MPa等不同有效压力条件下的页岩单缝渗透率值。

将裂缝面粗糙度与页岩单缝渗透率作图，我们可以看到随着裂缝面粗糙度的增大，页岩裂缝渗透率减小，如图6所示。由此可知，裂缝面越粗糙，页岩裂缝渗透率越小。此外，两者之间具有良好的线性关系，关系式如下：

K₁＝(-0.22)×R+1.04

式中：K₁为页岩单缝渗透率，mD；R为裂缝面均方根粗糙度，mm。

裂缝两表面的相对滑移，引起裂缝面的凸体支撑发生错位，增加了裂缝开度，进而引起裂缝渗透率的增大。将裂缝滑移距与页岩单缝渗透率作图，如图7所示，我们可以看到裂缝滑移明显改善了页岩裂缝渗透率，且两者之间的关系式如下：

K₁＝210.20×O²-12.18×O+0.75

式中：K₁为页岩单缝渗透率，mD；O为裂缝滑移距，mm。

随着有效压力的增加，裂缝面微凸体发生脆性变形，裂缝接触面积增加，裂缝闭合程度增大，裂缝渗透率减小。本次研究得到，页岩单缝渗透率随着有效压力的增加显著减小，如图8所示。且两者之间具有很好的幂律关系，关系式如下：

K₁＝772.51×(P_e/0.1)^(-2.02)

式中：K₁为页岩单缝渗透率，mD；P_e为有效压力，MPa。

真实状态下的页岩地层，同种类型的天然裂缝往往多条平行发育，故而需要考虑裂缝条数(本次研究将页岩目的层按单位厚度1m划分独立的小层，分别计算每一小层中同种类型天然裂缝渗透率，则每一小层中的裂缝条数等同于裂缝密度)对页岩裂缝渗透率的影响。从图9中可以看出，随着裂缝条数的增加，页岩裂缝渗透率增大，且两者之间具有很好的幂律关系，关系式如下：

K_n＝0.03×n^1.96

式中：K_n为n条裂缝时的页岩渗透率，mD；n为裂缝条数。

S7、基于有效压力、裂缝滑移距和裂缝面粗糙度与页岩单缝渗透率之间的关系式，建立这些参数与页岩单缝渗透率之间的多因素模型表达式，并通过SPSS软件进行多元非线性回归分析，得到考虑有效压力、裂缝滑移距和裂缝面粗糙度的页岩单缝渗透率综合表征方程如下：

K₁＝2.363×(772.51×(P_e/0.1)^(-2.02))×(210.20×O²-12.18×O+0.75)×((-0.22)×R+1.04)

式中：K₁为页岩单缝渗透率，mD；P_e为有效压力，MPa；O为裂缝滑移距，mm；R为裂缝面均方根粗糙度，mm。

通过此方程计算得到的页岩单缝渗透率与实测页岩单缝渗透率进行对比，如图10所示，我们可以看到两者之间具有很好的线性正相关关系，拟合度很高达到0.819，且值很接近，表明上述拟合方程的合理性。

S8、基于上述裂缝条数与页岩多缝渗透率之间的关系式，建立以页岩单缝渗透率和裂缝条数来计算页岩多缝渗透率的表达式如下：

K_n＝K₁×n^1.96

式中：K_n为n条裂缝时的页岩渗透率，mD；K₁为页岩单缝渗透率，mD；n为裂缝条数。

S9、将上述中建立的页岩单缝渗透率表征方程代入建立的页岩多缝渗透率表达式中，最终得到考虑有效压力、裂缝滑移距、裂缝面粗糙度和裂缝条数的页岩多缝渗透率综合表征方程如下：

K_n＝(2.363×(772.51×(P_e/0.1)^(-2.02))×(210.20×O²-12.18×O+0.75)×((-0.22)×R+1.04))×n^1.96

式中：K_n为n条裂缝时的页岩渗透率，mD；P_e为有效压力，MPa；O为裂缝滑移距，mm；R为裂缝面均方根粗糙度，mm；n为裂缝条数。

本发明提供的一种页岩天然裂缝渗透率计算方法的有益效果为：本发明在钻取页岩储层实际岩心的基础上，通过对不同粗糙度、不同滑移距、不同条数的页岩裂缝样品进行覆压渗透率实验，找出有效压力、裂缝滑移距、裂缝面粗糙度和裂缝条数与页岩裂缝渗透率之间单因素定量关系，并最终建立了考虑有效压力、裂缝滑移距、裂缝面粗糙度和裂缝条数的页岩裂缝渗透率综合表征方程。该方程充分考虑了裂缝滑移距、裂缝面粗糙度和裂缝条数等裂缝特征参数以及有效压力等地层条件因素的共存，通过该方程计算出的页岩不同类型天然裂缝渗透率也更加接近储层条件下的真实情况，弥补了现今无法获得地层条件下页岩不同类型天然裂缝渗透率实测值的不足。

以上未涉及之处，适用于现有技术。

虽然已经通过示例对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围，本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例来做出各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的方向或者超越所附权利要求书所定义的范围。本领域的技术人员应该理解，凡是依据本发明的技术实质对以上实施方式所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种页岩天然裂缝渗透率计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、从页岩储层段钻取岩心，并将钻取的岩心制成多个标准岩心柱；

S2、对S1得到的岩心柱沿着长轴方向进行人工劈裂，获取具有不同粗糙度的贯穿裂缝的页岩单缝样品；

S3、对S1得到的岩心柱沿着长轴方向模拟天然裂缝形态进行人工线切割，获取具有相同粗糙度不同条数的贯穿裂缝的页岩多缝样品，并在最小围压点下进行覆压渗透率实验，找出裂缝条数与页岩多缝渗透率之间的定量关系；

S4、基于S2中获取的页岩单缝样品，对其中一裂缝面进行扫描，得到裂缝面三维形貌图，计算出裂缝面粗糙度，并在最小围压点下进行覆压渗透率实验，找出裂缝面粗糙度与页岩单缝渗透率之间的定量关系；

S5、基于S2中获取的页岩单缝样品，在岩心柱两端垂直于裂缝面的相对端面上贴置铜箔垫片，定量模拟裂缝滑移，并在最小围压点下进行覆压渗透率实验，找出裂缝滑移距与页岩单缝渗透率之间的定量关系；

S6、基于S2中获取的页岩单缝样品，在不同围压点下进行覆压渗透率实验，找出有效压力与页岩单缝渗透率之间的定量关系；

S7、基于S6、S5和S4分别得到的有效压力、裂缝滑移距和裂缝面粗糙度与页岩单缝渗透率之间的关系式，通过多元非线性回归拟合，建立考虑有效压力、裂缝滑移距和裂缝面粗糙度的页岩单缝渗透率表征方程；

S8、基于S3得到的裂缝条数与页岩多缝渗透率之间的关系式，建立以页岩单缝渗透率和裂缝条数来计算页岩多缝渗透率的表达式；

S9、将S7建立的页岩单缝渗透率表征方程代入S8建立的页岩多缝渗透率表达式中，最终得到考虑有效压力、裂缝滑移距、裂缝面粗糙度和裂缝条数的页岩多缝渗透率综合表征方程；

其中，S2和S3无先后顺序，S4、S5和S6无先后顺序，S7和S8无先后顺序。

2.根据权利要求1所述的一种页岩天然裂缝渗透率计算方法，其特征在于，所述步骤S3中模拟天然裂缝形态进行人工线切割，获取相同粗糙度不同条数的贯穿裂缝，即基于页岩储层中主要发育的层理缝、滑脱缝、剪切缝和张裂缝天然裂缝缝面形态特征，将页岩天然裂缝划分为光滑裂缝、较光滑裂缝和粗糙裂缝，并分别模拟光滑、较光滑和粗糙裂缝面形态，用数控电火花线切割机将页岩岩心柱沿长轴方向按指定的形态切割成不同条数的贯穿裂缝；

所述步骤S3中为了使压力的影响最小化，将页岩不同条数裂缝样品在恒定孔压、最小围压条件下进行覆压渗透率实验，得到最小有效压力条件下不同裂缝条数对应的页岩多缝渗透率值，其中有效压力定义为围压与孔压的差值：

P_e＝P_c-P_p

式中：P_e为有效压力，MPa；P_c为围压，MPa；P_p为孔隙压力，MPa。

3.根据权利要求1所述的一种页岩天然裂缝渗透率计算方法，其特征在于，所述步骤S4中对裂缝面进行扫描即利用三维形貌仪以一定的间隔对裂缝表面进行数字化，采集各扫描点由X-Y坐标和对应高度Z坐标组成的裂缝面形貌数据集，重建裂缝面初始形貌，并用均方根粗糙度来表征裂缝面粗糙度，均方根粗糙度定义为相对于基准线偏差的均方根值，表达式为：

式中：R为裂缝面均方根粗糙度，mm；Z为基准线高度，这里基准线定义为最低点连线，mm；Z_i为每个测点(i＝1,2,…,n-1,n)高度，mm；

所述步骤S4中为了尽可能消除压力对裂缝面粗糙度的改变，将扫描裂缝面后的页岩单缝样品在恒定孔压、最小围压条件下进行覆压渗透率实验，得到最小有效压力条件下不同裂缝面粗糙度对应的页岩单缝渗透率值；

所述步骤S5中通过在人工劈裂样品两端垂直于裂缝面的相对端面上贴置一定厚度不同数量的铜箔垫片来模拟不同的裂缝滑移量，总的裂缝滑移量为所用铜箔垫片厚度之和；

所述步骤S5中为了使压力的影响最小化，在恒定孔压、最小围压条件下进行页岩单缝样品覆压渗透率实验，实验过程中每改变一次滑移量同时进行一次覆压渗透率测试，得到最小有效压力条件下不同裂缝滑移距对应的页岩单缝渗透率值；

所述步骤S6中在恒定孔压、不同围压条件下进行页岩单缝样品覆压渗透率实验，得到不同有效压力对应的页岩单缝渗透率值。

4.根据权利要求1所述的一种页岩天然裂缝渗透率计算方法，其特征在于，所述步骤S4中找出裂缝面粗糙度与页岩单缝渗透率之间定量关系的方法为：在excel中选取指数、线性、对数、多项式、幂函数方程对裂缝面粗糙度与页岩单缝渗透率之间进行相关性拟合，挑选拟合优度最高的线性方程作为裂缝面粗糙度表征页岩单缝渗透率的方程，建立的方程如下：

K₁＝(-0.22)×R+1.04

式中：K₁为页岩单缝渗透率，mD；R为裂缝面均方根粗糙度，mm。

5.根据权利要求4所述的一种页岩天然裂缝渗透率计算方法，其特征在于，所述步骤S5中找出裂缝滑移距与页岩单缝渗透率之间定量关系的方法为：在excel中选取指数、线性、对数、多项式、幂函数方程对裂缝滑移距与页岩单缝渗透率之间进行相关性拟合，挑选拟合优度最高的多项式方程作为裂缝滑移距表征页岩单缝渗透率的方程，建立的方程如下：

K₁＝210.20×O²-12.18×O+0.75

式中：K₁为页岩单缝渗透率，mD；O为裂缝滑移距，mm。

6.根据权利要求5所述的一种页岩天然裂缝渗透率计算方法，其特征在于，所述步骤S6中找出有效压力与页岩单缝渗透率之间定量关系的方法为：基于描述渗透率对有效应力敏感性的指数和幂函数方程，分别对有效压力与页岩单缝渗透率之间进行相关性拟合，选取拟合优度较高的幂函数方程作为有效压力表征页岩单缝渗透率的方程，建立的方程如下：

K₁＝772.51×(P_e/0.1)^(-2.02)

式中：K₁为页岩单缝渗透率，mD；P_e为有效压力，MPa。

7.根据权利要求6所述的一种页岩天然裂缝渗透率计算方法，其特征在于，所述步骤S3中找出裂缝条数与页岩多缝渗透率之间定量关系的方法为：在excel中选取指数、线性、对数、多项式、幂函数方程对裂缝条数与页岩多缝渗透率之间进行相关性拟合，挑选拟合优度最高的幂函数方程作为裂缝条数表征页岩多缝渗透率的方程，建立的方程如下：

K_n＝0.03×n^1.96

式中：K_n为n条裂缝时的页岩渗透率，mD；n为裂缝条数。

8.根据权利要求7所述的一种页岩天然裂缝渗透率计算方法，其特征在于，所述步骤S7中基于有效压力、裂缝滑移距和裂缝面粗糙度与页岩单缝渗透率之间的关系式，建立这些参数与页岩单缝渗透率之间的多因素模型表达式，并通过SPSS软件进行多元非线性回归分析，得到考虑有效压力、裂缝滑移距和裂缝面粗糙度的页岩单缝渗透率综合表征方程如下：

K₁＝2.363×(772.51×(P_e/0.1)^(-2.02))×(210.20×O²-12.18×O+0.75)×((-0.22)×R+1.04)

式中：K₁为页岩单缝渗透率，mD；P_e为有效压力，MPa；O为裂缝滑移距，mm；R为裂缝面均方根粗糙度，mm。

9.根据权利要求8所述的一种页岩天然裂缝渗透率计算方法，其特征在于，所述步骤S8中基于裂缝条数与页岩多缝渗透率之间的关系式，建立以页岩单缝渗透率和裂缝条数来计算页岩多缝渗透率的表达式如下：

K_n＝K₁×n^1.96

式中：K_n为n条裂缝时的页岩渗透率，mD；K₁为页岩单缝渗透率，mD；n为裂缝条数。

10.根据权利要求9所述的一种页岩天然裂缝渗透率计算方法，其特征在于，所述步骤S9中将S7建立的页岩单缝渗透率表征方程代入S8建立的页岩多缝渗透率表达式中，最终得到考虑有效压力、裂缝滑移距、裂缝面粗糙度和裂缝条数的页岩多缝渗透率综合表征方程如下：

K_n＝(2.363×(772.51×(P_e/0.1)^(-2.02))×(210.20×O²-12.18×O+0.75)＝((-0.22)×R+1.04))×n^1.96

式中：K_n为n条裂缝时的页岩渗透率，mD；P_e为有效压力，MPa；O为裂缝滑移距，mm；R为裂缝面均方根粗糙度，mm；n为裂缝条数。

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