CN113803063B - 一种天然气藏储层裂缝流动状态界限的界定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种天然气藏储层裂缝流动状态界限的界定方法，包括以下步骤：采用不同缝宽的裂缝渗流界限模拟实验装置进行气体裂缝流动模拟实验，获得不同缝宽条件下气体裂缝流动的实际曲线；计算不同缝宽条件下气体裂缝流动的理论管流曲线；计算各不同缝宽条件下所述实际曲线与所述理论管流曲线的夹角；获取各夹角对应缝宽条件下的缝高，以所述夹角为横坐标，以所述缝高为纵坐标，绘制所述夹角与所述缝高的关系曲线；所述关系曲线的拐点即为所述天然气藏储层裂缝流动状态的界限。本发明能够界定天然气藏储层裂缝流动状态的界限，为裂缝型气藏开发提供技术支持。
Description
技术领域
本发明涉及裂缝型气藏开发技术领域，特别涉及一种天然气藏储层裂缝流动状态界限的界定方法。
背景技术
我国天然气资源规模巨大，地质资源丰富。无论是碳酸盐岩还是碎屑岩(如致密砂岩)储层，均有可能存在裂缝。碳酸盐岩的裂缝或孔洞尤为发育，裂缝不仅是碳酸盐岩的油气储集空间，还是油气渗流的主要通道，这也是为什么世界油气储量和产量的一半来自碳酸盐岩的主要原因。若能界定气体在不同闭合情况下裂缝中的流动形式与流动的能力，则可以明确的知道地层中不同裂缝的流动规律，准确使用公式进行产气能力的计算。对于模拟裂缝流动的测试，国内外目前没有统一的测定标准和方法。有的学者对实验方法进行过研究，但多数是对宏观的总结，没有准确界定裂缝微观流动界限的方法。
发明内容
针对上述问题，本发明旨在提供一种天然气藏储层裂缝流动状态界限的界定方法。
本发明的技术方案如下：
一种天然气藏储层裂缝流动状态界限的界定方法，包括以下步骤：
采用不同缝宽的裂缝渗流界限模拟实验装置进行气体裂缝流动模拟实验，获得不同缝宽条件下气体裂缝流动的实际曲线；
计算不同缝宽条件下气体裂缝流动的理论管流曲线；
计算各不同缝宽条件下所述实际曲线与所述理论管流曲线的夹角；
获取各夹角对应缝宽条件下的缝高，以所述夹角为横坐标，以所述缝高为纵坐标，绘制所述夹角与所述缝高的关系曲线；
所述关系曲线的拐点即为所述天然气藏储层裂缝流动状态的界限。
作为优选，所述裂缝渗流界限模拟实验装置包括依次相连的气源储罐、进气管、裂缝物理模型、排气管；所述进气管上依次设有压力传感器一、减压阀、压力传感器二；所述排气管上依次设有压力传感器三和气体流量计。
作为优选，所述裂缝物理模型采用内径1mm以下的电火花穿孔的超细铜管模拟裂缝通道，对所述超细铜管进行压扁处理获得不同缝宽的裂缝。
作为优选，所述裂缝物理模型的两端通过托环压箍与转接头分别与所述进气管与所述排气管相连。
作为优选，所述托环压箍采用四氟乙烯材料制成，所述转接头采用金属制成。
作为优选，所述裂缝物理模型两端的压差控制在1MPa以内，保证流动模拟处于线性流动。
作为优选，所述减压阀与所述压力传感器二之间的进气管上还设有稳压阀。
作为优选，所述理论管流曲线为哈根-泊肃叶理论计算值绘制的管流曲线。
本发明的有益效果是：
本发明能够通过气体裂缝流动的实际曲线与理论管流曲线的夹角，所述夹角与缝高之间的关系曲线的拐点界定天然气藏储层裂缝流动状态的界限，为裂缝型气藏开发提供技术支持。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明裂缝渗流界限模拟实验装置的一个实施例结构示意图；
图2为本发明裂缝物理模型的内部扫描电子显微镜(300μm)测试结果示意图；
图3为本发明裂缝物理模型的内部扫描电子显微镜(20μm)测试结果示意图；
图4为本发明一个实施例不同缝宽条件下气体裂缝流动的实际曲线示意图；
图5为本发明一个实施例不同缝宽条件下气体裂缝流动的理论管流曲线示意图；
图6为缝宽0.41mm、缝高0.4mm条件下实际曲线与理论管流曲线的对比结果示意图；
图7为缝宽0.43mm、缝高0.36mm条件下实际曲线与理论管流曲线的对比结果示意图；
图8为缝宽0.4mm、缝高0.33mm条件下实际曲线与理论管流曲线的对比结果示意图；
图9为缝宽0.4mm、缝高0.25mm条件下实际曲线与理论管流曲线的对比结果示意图；
图10为缝宽0.38mm、缝高0.2mm条件下实际曲线与理论管流曲线的对比结果示意图；
图11为缝宽0.45mm、缝高0.16mm条件下实际曲线与理论管流曲线的对比结果示意图；
图12为缝宽0.51mm、缝高0.11mm条件下实际曲线与理论管流曲线的对比结果示意图；
图13为缝宽0.53mm、缝高0.08mm条件下实际曲线与理论管流曲线的对比结果示意图；
图14为本发明一个实施例夹角与缝高的关系曲线结果示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的技术特征可以相互结合。需要指出的是，除非另有指明，本申请使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。本发明公开使用的“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。
本发明提供一种天然气藏储层裂缝流动状态界限的界定方法，包括以下步骤：
S1：采用不同缝宽的裂缝渗流界限模拟实验装置进行气体裂缝流动模拟实验，获得不同缝宽条件下气体裂缝流动的实际曲线。
在一个具体的实施例中，如图1所示，所述裂缝渗流界限模拟实验装置包括依次相连的气源储罐、进气管、裂缝物理模型、排气管；所述进气管上依次设有压力传感器一、减压阀、压力传感器二；所述排气管上依次设有压力传感器三和气体流量计；所述裂缝物理模型采用内径1mm以下的电火花穿孔的超细铜管模拟裂缝通道，对所述超细铜管进行压扁处理获得不同缝宽的裂缝；所述裂缝物理模型的两端通过采用四氟乙烯材料制成的托环压箍与金属转接头分别与所述进气管与所述排气管相连。
在上述实施例中，采用电火花穿孔超细铜管压扁缝面，如图2-3所示，其具有不规则和不同高度的微凸结构，能够模拟实际裂缝表面的不平整性，且其具有的微裂缝特性、且缝宽可从大到小模拟具有无规则微凸体裂缝缝面逐渐耦合并由自由流动空间向渗流空间的转变，使模拟结果更符合实际。
在一个具体的实施例中，为了保证流动模拟处于线性流动，可选地，所述裂缝物理模型两端的压差控制在1MPa以内。为了进一步确保流动模拟处于线性流动及其准确性，可选地，所述减压阀与所述压力传感器二之间的进气管上还设有稳压阀。
在上述实施例中，采用低压差下的气体流动模拟测试，能够符合实际气藏储层在开采中的实际情况，使结果更符合实际。
在一个具体的实施例中，使用上述实施例的裂缝渗流界限模拟实验装置进行气体裂缝流动模拟实验时，包括以下步骤：
(1)采用内径1mm以下的电火花穿孔的超细铜管模拟裂缝通道，并将其剖开，使用场发-电镜扫描获取铜管内部微观结构图，验证其是否符合真实裂缝的不平整性；
(2)在验证其符合性后，对其进行压扁处理模拟地层中的微裂缝，在不同的外压作用下对细铜管进行塑性压缝改造，获得不同缝宽的裂缝物理模型；
(3)将压好后的铜管裂缝用四氟乙烯材料的托环压箍与金属转接头连接，将金属转接头接入实验气源瓶；
(4)用不同入口压力的氮气分别注入铜管裂缝，计量出口端的流量和出入口的压力。
需要说明的是，除了在上述实施例中采用的氮气气源外，本发明也可采用模拟天然气进行实验，当采用模拟天然气进行实验时，所述排气管还需与排气储罐相连。
S2：计算不同缝宽条件下气体裂缝流动的理论管流曲线，所述理论管流曲线为哈根-泊肃叶理论计算值绘制的管流曲线。
需要说明的是，采用哈根-泊肃叶理论计算理论值(即裂缝在理想状态下的光滑裂缝的气体流动能力)为现有技术，具体计算方法在此不再赘述。
S3：计算各不同缝宽条件下所述实际曲线与所述理论管流曲线的夹角。
S4：获取各夹角对应缝宽条件下的缝高，以所述夹角为横坐标，以所述缝高为纵坐标，绘制所述夹角与所述缝高的关系曲线，所述关系曲线的拐点即为所述天然气藏储层裂缝流动状态的界限。
在一个具体的实施例中，采用本发明所述的天然气藏储层裂缝流动状态界限的界定方法对裂缝流动状态的界限进行界定，包括以下步骤：
(1)采用内径为0.32mm、长为40cm的电火花穿孔的超细铜管进行塑形压扁，获得缝宽为0.38mm、0.4mm、0.41mm、0.43mm、0.45mm、0.48mm、0.58mm各不同缝宽的模拟裂缝模型模拟裂缝通道，并将所述模拟裂缝模型的一端接入气源，另一端接入气体流量计；
(2)分别设置入口端压力为550kPa、500kPa、450kPa、400kPa、350kPa、300kPa、250kPa、200kPa、150kPa、100kPa、80kPa、60kPa，进行气体裂缝流动梯度测量，获得不同缝宽条件下气体裂缝流动的实际曲线，结果如图4所示；
(3)采用哈根-泊肃叶流动方程计算铜管塑形压扁后不同尺寸的裂缝在理想状态下的光滑裂缝的气体流动能力，结果如图5所示；
(4)选取实验值中稳定的线性流动段与哈根-泊肃叶理论值进行对比，结果如图6-13所示；
(5)根据图6-13的结果，计算实际曲线与理论管流曲线的夹角，并获取所述夹角对应缝宽条件下的缝高；
(6)以所述夹角为横坐标，以所述缝高为纵坐标，绘制所述夹角与所述缝高的关系曲线，结果如图14所示，所述关系曲线的拐点(缝高＝0.2mm)即为所述天然气藏储层裂缝流动状态的界限。
需要说明的是，在本实施例中，所述气源储罐中的气源采用氮气，排气管的出口端直接连通大气；测试环境为低压环境，为了确保实验的准确性，本实施例采用的测试装置中进气管上设有稳压阀；步骤(4)选取稳定的线性流动段为现有技术，具体选取方法在此不再赘述。
在另一个具体的实施例中，还可在所述超细铜管中充填不同目数(例如300-600目、600-900目、900-1200目)的砂，然后进行测试，获得充填不同目数的含砂裂缝的流动状态与不同目数砂的关系，明确不同目数的砂充填在裂缝中给流动能力的影响程度，为气体在裂缝重点流动的能力计算提供依据。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (6)
1.一种天然气藏储层裂缝流动状态界限的界定方法，其特征在于，包括以下步骤：
采用不同缝宽的裂缝渗流界限模拟实验装置进行气体裂缝流动模拟实验，获得不同缝宽条件下气体裂缝流动的实际曲线；
所述裂缝渗流界限模拟实验装置包括依次相连的气源储罐、进气管、裂缝物理模型、排气管；所述进气管上依次设有压力传感器一、减压阀、压力传感器二；所述排气管上依次设有压力传感器三和气体流量计；
所述裂缝物理模型采用内径1mm以下的电火花穿孔的超细铜管模拟裂缝通道，对所述超细铜管进行压扁处理获得不同缝宽的裂缝；
计算不同缝宽条件下气体裂缝流动的理论管流曲线；
计算各不同缝宽条件下所述实际曲线与所述理论管流曲线的夹角；
获取各夹角对应缝宽条件下的缝高，以所述夹角为横坐标，以所述缝高为纵坐标，绘制所述夹角与所述缝高的关系曲线；
所述关系曲线的拐点即为所述天然气藏储层裂缝流动状态的界限。
2.根据权利要求1所述的天然气藏储层裂缝流动状态界限的界定方法，其特征在于，所述裂缝物理模型的两端通过托环压箍与转接头分别与所述进气管与所述排气管相连。
3.根据权利要求2所述的天然气藏储层裂缝流动状态界限的界定方法，其特征在于，所述托环压箍采用四氟乙烯材料制成，所述转接头采用金属制成。
4.根据权利要求1所述的天然气藏储层裂缝流动状态界限的界定方法，其特征在于，所述裂缝物理模型两端的压差控制在1MPa以内，保证流动模拟处于线性流动。
5.根据权利要求4所述的天然气藏储层裂缝流动状态界限的界定方法，其特征在于，所述减压阀与所述压力传感器二之间的进气管上还设有稳压阀。
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的天然气藏储层裂缝流动状态界限的界定方法，其特征在于，所述理论管流曲线为哈根-泊肃叶理论计算值绘制的管流曲线。
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| CN113803063A (zh) | 2021-12-17 |
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