CN113898338B - 非常规气藏启动压力梯度确定方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本公开提供了一种非常规气藏启动压力梯度确定方法及装置，其中，所述方法包括：获取气藏的多个岩心中每个岩心的渗透率；对于多个岩心中的任一岩心，获取岩心对应的一组可动水饱和度和一组气体启动压力梯度；根据多个岩心的渗透率，以及每个岩心对应的一组可动水饱和度和一组气体启动压力梯度，获取气藏的气体启动压力梯度、可动水饱和度以及渗透率之间的拟合函数；获取气藏的可动水饱和度以及渗透率，根据拟合函数、气藏的可动水饱和度以及渗透率，得到气藏的气体启动压力梯度。本公开能够实现对气藏中的气体启动压力梯度的预测。

Description

非常规气藏启动压力梯度确定方法及装置
技术领域
本公开涉及气藏开发技术领域，尤其涉及一种非常规气藏启动压力梯度确定方法及装置。
背景技术
致密砂岩气藏作为一种典型的非常规气藏，在水驱开发过程中，随着边底水的逐渐侵入，在气藏内部产生的气-水两相流动区域范围持续扩大。与干岩样或者低含水饱和度岩样相比，高含水条件下的岩样气体渗透率会小得多，其差距可达10～1000倍，含水饱和度的高低对气藏渗流特征有明显影响。致密砂岩气藏储层普遍高含水，而气-水间的相互作用会引起启动压力梯度效应。气相启动压力梯度是气-水两相共存时气相流动的临界压力梯度，对其进行准确描述是有效认识致密气藏气-水两相渗流规律的重要前提。
发明内容
本公开的实施例提供一种非常规气藏启动压力梯度确定方法及装置，以实现对气藏中的气体启动压力梯度的预测。
一方面，提供一种非常规气藏启动压力梯度确定方法，该方法包括步骤S1～S4。
S1，获取气藏的多个岩心中每个岩心的渗透率。
S2，对于多个岩心中的任一岩心，获取岩心对应的一组可动水饱和度和一组气体启动压力梯度。其中，该岩心对应多个预设含水饱和度，岩心对应的一组可动水饱和度包括与多个预设含水饱和度一一对应的多个可动水饱和度，岩心对应的一组气体启动压力梯度包括与多个预设含水饱和度一一对应的多个气体启动压力梯度。
S3，根据多个岩心的渗透率，以及每个岩心对应的一组可动水饱和度和一组气体启动压力梯度，获取气藏的气体启动压力梯度、可动水饱和度以及渗透率之间的拟合函数。
S4，获取气藏的可动水饱和度以及渗透率，根据拟合函数、气藏的可动水饱和度以及渗透率，得到气藏的气体启动压力梯度。
在本公开的至少一个实施例中，步骤S3包括步骤S31～S34。
S31，对于任一岩心，将与岩心对应的一组气体启动压力梯度以及一组可动水饱和度，按照幂函数λg＝A(Swm)B进行拟合，获取参数A和参数B的参数值；其中，λg为气体启动压力梯度，Swm为可动水饱和度。
S32，将与多个岩心一一对应的多个参数A，以及，与多个岩心一一对应的多个渗透率K，按照幂函数A＝CKD进行拟合，获取参数C和参数D的参数值。
S33，将与多个岩心一一对应的多个参数B，以及，与多个岩心一一对应的多个渗透率K，按照幂函数B＝EKF进行拟合，获取参数E和参数F的参数值。
S34，气藏的气体启动压力梯度与可动水饱和度以及渗透率之间的关系满足公式
Figure BDA0003321800340000021
在本公开的至少一个实施例中，步骤S1之前，非常规气藏启动压力梯度确定方法还包括：S5，在气藏中获取多个渗透率不同的岩心。
在本公开的至少一个实施例中，步骤S2中，对于多个岩心中的任一岩心，获取该岩心对应的一组可动水饱和度，包括：S21～S24。
S21，对岩心预设多个含水饱和度。
S22，获取岩心在饱和模拟地层水状态下对应的T2谱曲线，以及，岩心在多个预设含水饱和度中的每个预设含水饱和度下对应的T2谱累计曲线。
S23，根据岩心在饱和模拟地层水状态下的T2谱曲线获取T2截止值，将T2截止值作为岩心中束缚水与可动水的分界值。
S24，对于任一预设含水饱和度，根据岩心在该预设含水饱和度下对应的T2谱累计曲线，将岩心在该预设含水饱和度下对应的累计幅值与T2截止值对应的幅值之差作为岩心在该预设含水饱和度下对应的可动水饱和度。
在本公开的至少一个实施例中，步骤S22包括S221～S225。
S221，对岩心进行干燥，干燥至恒重后称量岩心的重量。
S222，对干燥后的岩心抽真空并饱和模拟地层水，称量饱和模拟地层水的岩心的重量。
S223，对饱和模拟地层水的岩心进行核磁共振测试，绘制岩心在饱和模拟地层水状态下对应的T2谱曲线。
S224，对饱和模拟地层水的岩心进行气驱，并在气驱过程中监测岩心的重量变化，直至岩心达到预设含水饱和度。
S225，对达到预设含水饱和度的岩心进行核磁共振测试，绘制岩心在该预设含水饱和度下对应的T2谱累计曲线。
在本公开的至少一个实施例中，步骤S224包括S2241～S2244。
S2241，在对饱和模拟地层水的岩心进行核磁共振测试后，对岩心进行称重。
S2242，将岩心放入岩心夹持器中，并对岩心增加围压，在0.1～1.0MPa的气驱压力下驱替岩心中的模拟地层水。
S2243，气驱压力稳定后，调换岩心的两端的方向，并继续驱替。
S2244，驱替过程中，多次称量岩心的重量，根据岩心的重量变化量与岩心中饱和的模拟地层水的量的比值，判断岩心是否达到预设含水饱和度。
在本公开的至少一个实施例中，步骤S2中，对于多个岩心中的任一岩心，获取岩心对应的一组气体启动压力梯度，包括：S25和S26。
对于任一预设含水饱和度：
S25，采用气泡法测量岩心在该预设含水饱和度下对应的最小启动压力。
S26，根据最小启动压力与岩心的长度的比值，确定岩心在该含水饱和度下对应的气体启动压力梯度。
在本公开的至少一个实施例中，步骤S2中，对于多个岩心中的任一岩心，获取岩心对应的一组气体启动压力梯度，还包括：S27，采用气泡法测量岩心在该预设含水饱和度下对应的最小启动压力之前和之后，分别对岩心进行称重；如果岩心的两次称重的质量之差小于在该含水饱和度下的岩心中的水的质量的2％，则测量的最小启动压力为有效值。
另一方面，提供一种非常规气藏启动压力梯度确定装置，该装置包括处理器和存储器，所述存储器中存储有适于所述处理器执行的计算机程序指令，所述计算机程序指令被所述处理器运行时执行如上述任一实施例所述的非常规气藏启动压力梯度确定方法中的步骤。
又一方面，提供一种计算机可读存储介质，所述存储介质中存储有计算机程序指令，当所述计算机程序指令由用户设备的处理器执行时，使得用户设备执行如上述任一实施例所述的非常规气藏启动压力梯度确定方法。
附图说明
附图示出了本公开的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本公开的原理，其中包括了这些附图以提供对本公开的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分。
图1为根据一些实施例的一种非常规气藏启动压力梯度确定方法的启动压力测试装置的结构示意图；
图2为根据一些实施例的一种非常规气藏启动压力梯度确定方法的D-3岩心在完全饱和模拟地层水的条件下对应的核磁共振T2谱曲线；
图3为根据一些实施例的一种非常规气藏启动压力梯度确定方法的D-3岩心在不同预设含水饱和度下对应的T2谱曲线；
图4为根据一些实施例的一种非常规气藏启动压力梯度确定方法的D-3岩心在预设含水饱和度68.14％下对应的T2谱累计曲线；
图5为根据一些实施例的一种非常规气藏启动压力梯度确定方法的不同岩心的可动水饱和度与启动压力梯度的关系图；
图6为根据一些实施例的一种非常规气藏启动压力梯度确定方法的参数A与渗透率的关系曲线；
图7为根据一些实施例的一种非常规气藏启动压力梯度确定方法的参数B与渗透率的关系曲线。
附图标记：
1-第一泵体，2-中间容器，3-岩心夹持器，4-高压线性压差传感器，5-第二泵体，6-回压阀，7-第三泵体，8-流量收集器。
具体实施方式
下面结合附图和实施方式对本公开作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于解释相关内容，而非对本公开的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本公开相关的部分。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本公开。
需要说明的是，文中的步骤编号，仅为了方便具体实施例的解释，不作为限定步骤执行先后顺序的作用。
本实施例提供的方法可以由相关的处理器执行，且下文均以处理器作为执行主体为例进行说明。其中，执行主体可以根据具体案例进行调整，如服务器、电子设备、计算机等。
在相关技术中，基于非常规气藏，特别是低渗致密砂岩含水气藏的渗流机理和室内实验，存在一些考虑单因素影响或考虑双因素影响的启动压力梯度定量预测模型的相关研究。其中，考虑的影响启动压力梯度的因素多为储层渗透率和总含水饱和度。但是随着气藏的水驱开发，储层的总含水饱和度不断增加，预测模型的有效性出现了不同程度的减弱。
致密砂岩储层中的剩余水主要分为两种：束缚水和可动水，它们以不同的形式存在于储层的各个微观区域。束缚水主要存在于矿物颗粒的表面以及孔隙的边缘和角落，并且多是不连续相，使得它在生产和开发过程中难以被驱出。相反，可动水主要存在于较大的孔隙和喉道里，随着压裂改造或者压力梯度增加，这部分的水将很容易流入井筒。相较于几乎不可动的束缚水，储层中的可动水在气-水两相渗流过程中的影响更大。
基于此，本公开的一些实施例着眼于致密砂岩储层的可动水饱和度，提供了一种非常规气藏启动压力梯度确定方法及装置。
本公开的一些实施例提供了一种非常规气藏启动压力梯度确定方法，包括步骤S1～S4。
S1，获取气藏的多个岩心中每个岩心的渗透率。
S2，对于多个岩心中的任一岩心，获取岩心对应的一组可动水饱和度和一组气体启动压力梯度。其中，该岩心对应多个预设含水饱和度，岩心对应的一组可动水饱和度包括与多个预设含水饱和度一一对应的多个可动水饱和度，岩心对应的一组气体启动压力梯度包括与多个预设含水饱和度一一对应的多个气体启动压力梯度。
S3，根据多个岩心的渗透率，以及每个岩心对应的一组可动水饱和度和一组气体启动压力梯度，获取气藏的气体启动压力梯度、可动水饱和度以及渗透率之间的拟合函数。
S4，获取气藏的可动水饱和度以及渗透率，根据拟合函数、气藏的可动水饱和度以及渗透率，得到气藏的气体启动压力梯度。
相对于其他着眼于总含水饱和度的气体启动压力梯度预测模型，应用本公开一些实施例提供的非常规气藏启动压力梯度确定方法对气藏的气体启动压力梯度的预测准确度更高。这是因为，含水气藏，特别是含水致密砂岩气藏中的孔隙按尺度划分，分为大孔隙和小孔隙，大孔隙处对应着可动水，小孔隙对应着束缚水。在含水岩心中，气体由静止转为流动，首先就发生在大孔隙中，因为孔隙尺度大，容易形成优势通道，而且气体多聚于此。所以，相比较更为宽泛的总含水饱和度，采用更有针对性的可动水饱和度，预测气体启动压力梯度更准确。
本公开一些实施例提供的非常规气藏启动压力梯度确定方法，从非常规气藏储层的启动压力梯度效应机理出发，将可动水饱和度作为气体启动压力梯度的主要影响因素，能够方便有效地通过气藏中的可动水饱和度以及渗透率计算出相应的气体启动压力梯度，从而为制定开发方案提供理论依据。例如，通过非常规气藏的试井资料，获得目标储层的总含水饱和度和渗透率，然后可以通过岩心实验确定该总含水饱和度对应的可动水饱和度，进而采用本公开的方法获得拟合函数，从而得出气体启动压力梯度的预测值，以便指导现场施工人员选择合适的井底生产压力，制定更有针对性的开发策略，有利于提高采收率。
在本公开的至少一个实施例中，步骤S3包括步骤S31～S34。
S31，对于任一岩心，将与岩心对应的一组气体启动压力梯度以及一组可动水饱和度，按照幂函数λg＝A(Swm)B进行拟合，获取参数A和参数B的参数值；其中，λg为气体启动压力梯度，Swm为可动水饱和度。可以理解的是，λg＝A(Swm)B中，参数A为常系数，参数B为指数，二者均是常数，通过对幂函数λg＝A(Swm)B进行拟合即可得到参数A和参数B的参数值。
S32，将与多个岩心一一对应的多个参数A，以及，与多个岩心一一对应的多个渗透率K，按照幂函数A＝CKD进行拟合，获取参数C和参数D的参数值。可以理解的是，A＝CKD中，参数C为常系数，参数D为指数，二者均是常数，通过对幂函数A＝CKD进行拟合即可得到参数C和参数D的参数值。
S33，将与多个岩心一一对应的多个参数B，以及，与多个岩心一一对应的多个渗透率K，按照幂函数B＝EKF进行拟合，获取参数E和参数F的参数值。可以理解的是，B＝EKF中，参数E为常系数，参数F为指数，二者均是常数，通过对幂函数B＝EKF进行拟合即可得到参数E和参数F的参数值。
S34，气藏的气体启动压力梯度与可动水饱和度以及渗透率之间的关系满足公式
Figure BDA0003321800340000071
在本公开的至少一个实施例中，步骤S1之前，非常规气藏启动压力梯度确定方法还包括：S5，在气藏中获取多个渗透率不同的岩心。
在本公开的至少一个实施例中，步骤S2中，对于多个岩心中的任一岩心，获取该岩心对应的一组可动水饱和度，包括：S21～S24。
S21，对岩心预设多个含水饱和度。
S22，获取岩心在饱和模拟地层水状态下对应的T2谱曲线，以及，岩心在多个预设含水饱和度中的每个预设含水饱和度下对应的T2谱累计曲线。上述T2谱曲线和T2谱累计曲线例如可以通过核磁共振实验获取。
S23，根据岩心在饱和模拟地层水状态下的T2谱曲线获取T2截止值，将T2截止值作为岩心中束缚水与可动水的分界值。
S24，对于任一预设含水饱和度，根据岩心在该预设含水饱和度下对应的T2谱累计曲线，将岩心在该预设含水饱和度下对应的累计幅值与T2截止值对应的幅值之差作为岩心在该预设含水饱和度下对应的可动水饱和度。
在本公开的至少一个实施例中，步骤S22包括S221～S225。
S221，对岩心进行干燥，干燥至恒重后称量岩心的重量。
示例性地，将岩心置于真空干燥箱中，在气藏的地层温度条件下，例如65℃，进行干燥至恒重为止，随后称量岩心干重。
S222，对干燥后的岩心抽真空并饱和模拟地层水，称量饱和模拟地层水的岩心的重量。
示例性地，将岩心持续抽真空至少12小时，然后饱和模拟地层水，待岩心完全饱和模拟地层水之后称岩心湿重。岩心湿重与岩心干重之差，即为岩心完全饱和水状态下，饱和的水的质量。
S223，对饱和模拟地层水的岩心进行核磁共振测试，绘制岩心在饱和模拟地层水状态下对应的T2谱曲线。核磁共振测试可以采用核磁共振仪进行，例如MesoMR核磁共振仪。
S224，对饱和模拟地层水的岩心进行气驱，并在气驱过程中监测岩心的重量变化，直至岩心达到预设含水饱和度。
S225，对达到预设含水饱和度的岩心进行核磁共振测试，绘制岩心在该预设含水饱和度下对应的T2谱累计曲线。
在本公开的至少一个实施例中，步骤S224包括S2241～S2244。
S2241，在对饱和模拟地层水的岩心进行核磁共振测试后，对岩心进行称重。
S2242，将岩心放入岩心夹持器中，并对岩心增加围压，在0.1～1.0MPa的气驱压力下驱替岩心中的模拟地层水。
气驱采用的气体可以是99.999％的氮气。
S2243，气驱压力稳定后，调换岩心的两端的方向，并继续驱替。
示例性地，气驱压力稳定后，继续驱替5分钟，然后将岩心取出调换岩心的两端。如果束缚水集中在岩心的某一个区域，比如两端中的一端，会影响启动压力梯度的测量精度，将岩心取出调换岩心的两端再继续驱替，可以使岩心的束缚水分布更均匀。
S2244，驱替过程中，多次称量岩心的重量，根据岩心的重量变化量与岩心中饱和的模拟地层水的量的比值，判断岩心是否达到预设含水饱和度。
作为一种可行的实施方式，获取任一岩心对应的一组可动水饱和度可以按照如下步骤进行：
将岩心置于真空干燥箱中，在65℃下进行干燥至恒重为止，随后称量岩心干重。
将岩心持续抽真空至少12小时，然后饱和模拟地层水，待岩心完全饱和模拟地层水之后称岩心湿重。
将岩心放入MesoMR核磁共振仪中，进行核磁共振测试，获得岩心完全饱和模拟地层水状态下的核磁共振曲线，例如岩心在饱和模拟地层水状态下对应的T2谱曲线，当然，也可以同时获得岩心在饱和模拟地层水状态下对应的T2谱累计曲线。
核磁共振测试结束后，取出岩心称重，该称量的重量可以作为参考重量，以排除核磁共振测试过程中岩心中的饱和水量发生变化对实验结果产生的影响。
将岩心放入岩心夹持器中，并对岩心增加围压，采用99.999％的氮气在0.1～1.0MPa的气驱压力下驱替岩心中的模拟地层水，气驱压力稳定后，调换岩心的两端的方向，以使岩心的束缚水分布更均匀。
继续驱替，驱替过程中，多次称量岩心的重量，根据岩心的重量变化量与岩心中饱和的模拟地层水的量的比值，判断岩心是否达到预设含水饱和度。例如，若预设含水饱和度为80％，岩心完全饱和时模拟地层水的量为100g，对岩心称重的过程中，当岩心中的水被气体驱替后减少了20g，则可以认为岩心达到预设含水饱和度80％。
岩心达到预设含水饱和度后，停止气驱。
气驱结束后，取出岩心称重，该重量可作为一个实验过程中的参考值，防止岩心在转移过程中含水饱和度发生变化。
对达到预设含水饱和度的岩心进行核磁共振测试，绘制岩心在该预设含水饱和度下对应的T2谱累计曲线。当然，也可以同时获得岩心在该预设含水饱和度下对应的T2谱曲线。
根据岩心在饱和模拟地层水状态下的T2谱曲线获取T2截止值，将T2截止值作为岩心中束缚水与可动水的分界值。
对于任一预设含水饱和度，例如80％，根据岩心在该预设含水饱和度下对应的T2谱累计曲线，将岩心在该预设含水饱和度下对应的累计幅值与T2截止值对应的幅值之差作为岩心在该预设含水饱和度下对应的可动水饱和度。
可以理解的是，获取该岩心在另一预设饱和度下对应的可动水饱和度，可以改变预设含水饱和度，重复上述步骤。以此类推，即可获得该岩心在不同预设含水饱和度下对应的可动水饱和度，即，获得该岩心对应的一组可动水饱和度。同理，对于不同岩心，也可以通过上述步骤获得不同岩心分别对应的一组可动水饱和度。
在本公开的至少一个实施例中，步骤S2中，对于多个岩心中的任一岩心，获取岩心对应的一组气体启动压力梯度，包括：S25和S26。
对于任一预设含水饱和度：
S25，采用气泡法测量岩心在该预设含水饱和度下对应的最小启动压力。
S26，根据最小启动压力与岩心的长度的比值，确定岩心在该含水饱和度下对应的气体启动压力梯度。
在本公开的至少一个实施例中，步骤S2中，对于多个岩心中的任一岩心，获取岩心对应的一组气体启动压力梯度，还包括：S27，采用气泡法测量岩心在该预设含水饱和度下对应的最小启动压力之前和之后，分别对岩心进行称重；如果岩心的两次称重的质量之差小于在该含水饱和度下的岩心中的水的质量的2％，则测量的最小启动压力为有效值。
采用气泡法测量岩心在某一预设含水饱和度下对应的最小启动压力，可以采用如图1所示的启动压力测试装置进行。
启动压力测试装置包括第一泵体1，用于驱动中间容器2中的氮气或水等进入岩心。岩心放置在岩心夹持器3中。岩心夹持器3的两端连接有高压线性压差传感器4，可以实时监测并获取岩心两端的压差。岩心夹持器3还与第二泵体5连接，通过第二泵体5对岩心夹持器3内的岩心施加围压。岩心夹持器3的出口端连接回压阀6，回压阀6与第三泵体7连接。另外，岩心夹持器3的出口端通过管路将岩心中驱替出的流体输送至流量收集器8。
作为一种可能的实施方式，获取某一岩心对应的一组气体启动压力梯度时，可以按照如下步骤进行：
将完成核磁共振测试的岩心取出称重，然后装填入启动压力测试装置的岩心夹持器3中。
校正高压线性压差传感器4，并对其初始值进行调零。
同时升高岩心的围压和回压，升压过程中以2MPa为步长，以30min为间隔，逐级增压至气藏的实际上覆压力值和地层压力值，以避免压力陡然增加，引起岩心的含水饱和度剧烈变化。同时，实验温度升温至气藏的实际地层温度。
实际地层中的气体通常为甲烷，出于安全考虑，室内实验选用性质相似的氮气。将中间容器2中充入氮气。采用洗耳球将岩心夹持器3出口管段中可能存在的液体排空，并将出口管段的出口置于流量收集器8内水面以下。
第一泵体1以恒压模式为中间容器2加压，岩心夹持器3的进、出口端压差从0.001MPa开始，以0.001MPa的幅度逐次增加，在每个压力点下实验维持至多5个小时。在当前压力点下持续5小时后，流量收集器8内仍没有出现气泡，则继续增大压力。直到流量收集器8中出现第一个气泡后，立即停泵，并关闭岩心夹持器3的进口阀门。
停泵后可能对压差产生微小扰动，因此，对实验装置进行静置，并在静置过程中观察采集到的高压线性压差传感器4数据值，直至该值稳定，此稳定值即为该岩心在该含水饱和度下对应的最小启动压力。
泄压后取出岩心进行称重。如果岩心的两次称重的质量之差小于在该含水饱和度下的岩心中的水的质量的2％，则认为此次实验数据可靠。
如果岩心的两次称重的质量之差大于在该含水饱和度下的岩心中的水的质量的2％，可能是由于加压过程中压力陡然增加，或者驱替压力选择过大造成的，这种情况下，需要重新对该岩心进行饱和模拟地层水，并重复上述使岩心达到预设度的过程，以及，重复上述获取启动压力的过程。
根据最小启动压力与岩心的长度的比值，确定岩心在该含水饱和度下对应的气体启动压力梯度。其中，气体启动压力梯度等于最小启动压力与岩心的长度之比。
之后，按照另一个预设含水饱和度，重复上述步骤，获得该岩心在该另一个含水饱和度下对应的最小启动压力梯度。以此类推，可以获得该岩心在不同预设含水饱和度下对应的一组气体启动压力梯度。同理，不同岩心也可以按照上述步骤，获得不用岩心分别对应的各组气体启动压力梯度。
下面以某含水气田为例，详细介绍一下本公开一些实施例提供的非常规气藏启动压力梯度确定方法。
实验选用的岩心来自中国北方比较典型的致密砂岩气藏，其储层原生含水饱和度高。从该气藏中取多块岩心，表1示出了各岩心的基础物性。实验所用的模拟地层水是根据表2所示的地层水参数在室内制备的，水的类型为CaCl2。实验所使用的气体是氮气，纯度超过99.999％。
表1实验各岩心基础数据表
Figure BDA0003321800340000111
Figure BDA0003321800340000121
表2地层水参数
Figure BDA0003321800340000122
核磁共振实验(NMR)功能强大，是一种非破坏性的分析技术，通过它能获得诸如孔隙度、渗透率和含水饱和度在内的储层参数。
获取任一岩心对应的一组可动水饱和度可以按照如下步骤进行：
将岩心置于真空干燥箱中，在65℃下进行干燥至恒重为止，随后称量岩心干重。
将岩心持续抽真空至少12小时，然后饱和模拟地层水，待岩心完全饱和模拟地层水之后称岩心湿重。
将岩心放入MesoMR核磁共振仪中，进行核磁共振测试，获得岩心完全饱和模拟地层水状态下的核磁共振曲线，例如岩心在饱和模拟地层水状态下对应的T2谱曲线，当然，也可以同时获得岩心在饱和模拟地层水状态下对应的T2谱累计曲线。
图2示出了D-3岩心在完全饱和模拟地层水的条件下对应的核磁共振T2谱曲线。
图3示出了D-3岩心在不同预设含水饱和度下对应的T2谱曲线。
由图2和图3可以看出，核磁共振T2谱曲线的形状为双峰结构，根据核磁共振图谱的解释原理，左峰面积代表束缚水含量(束缚流体状态)，右峰面积代表可动水含量(自由流体状态)。由图3可见，随着含水饱和度从100％变化到61.83％，左峰面积减小的幅度很小，右峰的面积随着含水饱和度的降低逐渐减小，减小的幅度比较明显。这说明随着含水饱和度的降低，致密砂岩的束缚水含量变化很小，发生变化的主要是可动水。
核磁共振测试结束后，取出岩心称重，该称量的重量可以作为参考重量，以排除核磁共振测试过程中岩心中的饱和水量发生变化对实验结果产生的影响。
将岩心放入岩心夹持器3中，并对岩心增加围压，采用99.999％的氮气在0.1～1.0MPa的气驱压力下驱替岩心中的模拟地层水，气驱压力稳定后，调换岩心的两端的方向，以使岩心的束缚水分布更均匀。
继续驱替，驱替过程中，多次称量岩心的重量，根据岩心的重量变化量与岩心中饱和的模拟地层水的量的比值，判断岩心是否达到预设含水饱和度。岩心达到预设含水饱和度后，停止气驱。
气驱结束后，取出岩心称重，该重量可作为一个实验过程中的参考值，防止岩心在转移过程中含水饱和度发生变化而对实验结果产生影响。
对达到预设含水饱和度的岩心进行核磁共振测试，绘制岩心在该预设含水饱和度下对应的T2谱累计曲线。当然，也可以同时获得岩心在该预设含水饱和度下对应的T2谱曲线。
根据岩心在饱和模拟地层水状态下的T2谱曲线获取T2截止值，将T2截止值作为岩心中束缚水与可动水的分界值。
根据岩心在该预设含水饱和度下对应的T2谱累计曲线，将岩心在该预设含水饱和度下对应的累计幅值与T2截止值对应的幅值之差作为岩心在该预设含水饱和度下对应的可动水饱和度。
以D-3岩心为例，实验结果表明，在D-3岩心核磁测试T2谱曲线中束缚水和可动水的分界值时间为13ms(T2截止值)。反映在T2谱累计曲线上，曲线最终累计幅值与T2截止值对应的幅值之差即为岩心的可动水饱和度值。如图4所示，箭头所示的幅值之差即为在含水饱和度度68.14％条件下对应的可动水饱和度值。
启动压力梯度的测量，采用气泡法，即测定孔隙中气体动用瞬间的压力。当岩心孔隙中充满流体时，在入口端加压的情况下，驱替压差从低逐渐升高，岩心的中压力梯度越来越大，当压力梯度超过某一值后，注入的气体在克服注入端面各种阻力后进入岩心孔道，如果忽略注入过程中气体发生微小压缩的体积，那么由于压力的传递作用，孔隙中的气体就会发生微流动并传递到岩心的出口端面，而在出口端面会有气体渗出，实验室就是通过测定该气体被动用瞬间的压力作为最小启动压力。
实验流程如图1所示，获取某一岩心对应的一组气体启动压力梯度的实验步骤如下：
将完成核磁共振测试的岩心取出称重，然后装填入启动压力测试装置的岩心夹持器3中。
校正高压线性压差传感器4，并对其初始值进行调零。
同时升高岩心的围压和回压，升压过程中以2MPa为步长，以30min为间隔，逐级增压至气藏的实际上覆压力值和地层压力值。同时，实验温度升温至气藏的实际地层温度65℃。
将中间容器2中充入氮气。采用洗耳球将岩心夹持器3出口管段中可能存在的液体排空，并将出口管段的出口置于流量收集器8内水面以下。
第一泵体1以恒压模式为中间容器2加压，岩心夹持器3的进、出口端压差从0.001MPa开始，以0.001Mpa的幅度逐次增加，在每个压力点下实验维持至多5个小时。在当前压力点下持续5小时后，流量收集器8内仍没有出现气泡，则继续增大压力。直到流量收集器8中出现第一个气泡后，立即停泵，并关闭岩心夹持器3的进口阀门。
对实验装置进行静置，并在静置过程中观察采集到的高压线性压差传感器4数据值，直至该值稳定，此稳定值即为该岩心在该含水饱和度下对应的最小启动压力。
泄压后取出岩心进行称重。如果岩心的两次称重的质量之差小于在该含水饱和度下的岩心中的水的质量的2％，则认为此次实验数据可靠。
根据最小启动压力与岩心的长度的比值，确定岩心在该含水饱和度下对应的气体启动压力梯度。
之后，按照另一个预设含水饱和度，重复上述步骤，获得该岩心在该另一个含水饱和度下对应的最小启动压力梯度。以此类推，可以获得该岩心在不同预设含水饱和度下对应的一组气体启动压力梯度。同理，不同岩心也可以按照上述步骤，获得不用岩心分别对应的各组气体启动压力梯度。
根据实验测试数据，得到上述五块岩心在不同预设可动水饱和度下的气体启动压力梯度，见表3。
表3实验岩心可动水饱和度与启动压力梯度表
Figure BDA0003321800340000141
Figure BDA0003321800340000151
表3中可以看出，D-1岩心和D-2岩心只测了三组预设含水饱和度对应的可动水饱和度,这是因为D-1岩心和D-2岩心渗透率过低，孔隙体积较小。每个岩心测量预设含水饱和度对应的可动水饱和度次数可以为3～5次。
图5为不同岩心的可动水饱和度与启动压力梯度的关系图，从图5可以看出，气体启动压力梯度与可动水饱和度呈乘幂关系，具有较高相关性。
对于任一岩心，将与岩心对应的一组气体启动压力梯度以及一组可动水饱和度，按照幂函数λg＝A(Swm)B进行拟合，获取参数A和参数B的参数值；其中，λg为气体启动压力梯度，Swm为可动水饱和度。
为了更直观的显示不同的五个岩心的气体启动压力梯度与含水饱和度以及渗透率的关系，将各个幂函数的参数A和参数B与渗透率进行统计(表4)，可得相应的关系曲线。其中，图6为参数A与渗透率的关系曲线，图7为参数B与渗透率的关系曲线。
表4
Figure BDA0003321800340000161
将与多个岩心一一对应的多个参数A，以及，与多个岩心一一对应的多个渗透率K，按照幂函数A＝CKD进行拟合，获取参数C和参数D的参数值。
将与多个岩心一一对应的多个参数B，以及，与多个岩心一一对应的多个渗透率K，按照幂函数B＝EKF进行拟合，获取参数E和参数F的参数值。
根据图6可得出参数A与渗透率K之间的关系式：A＝2×10-4K-2.671。
由上述公式可知，参数C的参数值为2×10-4，参数D的参数值为-2.671。
根据图7可得出参数B与渗透率K之间的关系式：B＝1.6674K0.4652。
由上述公式可知，参数E的参数值为1.6674，参数F的参数值为0.4652。
从而气藏的气体启动压力梯度λg与可动水饱和度Swm以及渗透率K之间的关系满足公式：
Figure BDA0003321800340000162
根据上式，即可由该致密砂岩储层的可动水饱和度以及渗透率计算出相应的气体启动压力梯度，从而为制定开发方案提供理论依据。
对于其它类似的高含水气田，也可以应用本公开一些实施例提供的非常规气藏启动压力梯度确定方法。
本公开的一些实施例还提供了一种非常规气藏启动压力梯度确定装置，该装置包括处理器和存储器，所述存储器中存储有适于所述处理器执行的计算机程序指令，所述计算机程序指令被所述处理器运行时执行如上述任一实施例所述的非常规气藏启动压力梯度确定方法中的步骤。
上述实施例提供的非常规气藏启动压力梯度确定装置与非常规气藏启动压力梯度确定方法实施例属于同一构思，其具体实现过程详见方法实施例，这里不再赘述。
本公开的一些实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质中存储有计算机程序指令，当所述计算机程序指令由用户设备的处理器执行时，使得用户设备执行如上述任一实施例所述的非常规气藏启动压力梯度确定方法。
本公开任一实施例提供的计算机可读存储介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体，可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。
本公开实施例还提供了一种电子设备，包括处理器和存储器，所述存储器中存储有适于所述处理器执行的计算机程序指令，所述计算机程序指令被所述处理器运行时执行上述任一实施例公开的方法。
本公开任一实施例提供的电子设备可以是手机、电脑、平板电脑、服务器、网络设备等，或者也可以是U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read Only Memory)、磁碟或者光盘等。
举例来说，该电子设备可以包括：处理器、存储器、输入/输出接口、通信接口和总线。其中处理器、存储器、输入/输出接口和通信接口通过总线实现彼此之间在设备内部的通信连接。
处理器可以采用通用的CPU(Central Processing Unit，中央处理器)、微处理器、应用专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、或者一个或多个集成电路等方式实现，用于执行相关程序，以实现本说明书实施例所提供的技术方案。
存储器可以采用ROM(Read Only Memory，只读存储器)、RAM(Random AccessMemory，随机存取存储器)、静态存储设备，动态存储设备等形式实现。存储器可以存储操作系统和其他应用程序，在通过软件或者固件来实现本说明书实施例所提供的技术方案时，相关的程序代码保存在存储器中，并由处理器来调用执行。
输入/输出接口用于连接输入/输出模块，以实现信息输入及输出。输入输出/模块可以作为组件配置在设备中，也可以外接于设备以提供相应功能。其中输入设备可以包括键盘、鼠标、触摸屏、麦克风、各类传感器等，输出设备可以包括显示器、扬声器、振动器、指示灯等。
通信接口用于连接通信模块，以实现本设备与其他设备的通信交互。其中通信模块可以通过有线方式(例如USB、网线等)实现通信，也可以通过无线方式(例如移动网络、WIFI、蓝牙等)实现通信。
总线包括一通路，在设备的各个组件(例如处理器、存储器、输入/输出接口和通信接口)之间传输信息。
需要说明的是，尽管上述设备仅示出了处理器、存储器、输入/输出接口、通信接口以及总线，但是在具体实施过程中，该设备还可以包括实现正常运行所必需的其他组件。此外，本领域的技术人员可以理解的是，上述设备中也可以仅包含实现本说明书实施例方案所必需的组件，而不必包含全部所述组件。
通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本说明书实施例可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本说明书实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本说明书实施例各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
上述实施例阐明的方法，具体可以由计算机芯片或实体实现，或者由具有某种功能的产品来实现。一种典型的实现设备为计算机，计算机的具体形式可以是个人计算机、膝上型计算机、蜂窝电话、相机电话、智能电话、个人数字助理、媒体播放器、导航设备、电子邮件收发设备、游戏控制台、平板计算机、可穿戴设备或者这些设备中的任意几种设备的组合。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。以上所描述的方法实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，在实施本说明书实施例方案时可以把各模块的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。也可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例/方式”、“一些实施例/方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例/方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例/方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例/方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例/方式或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例/方式或示例以及不同实施例/方式或示例的特征进行结合和组合。
此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本公开的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。同时，在本公开的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电性连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。
本领域的技术人员应当理解，上述实施方式仅仅是为了清楚地说明本公开，而并非是对本公开的范围进行限定。对于所属领域的技术人员而言，在上述公开的基础上还可以做出其它变化或变型，并且这些变化或变型仍处于本公开的范围内。

Claims (10)

1.一种非常规气藏启动压力梯度确定方法，其特征在于，所述非常规气藏启动压力梯度确定方法包括：
获取所述气藏的多个岩心中每个岩心的渗透率；
对于多个岩心中的任一岩心，获取所述岩心对应的一组可动水饱和度和一组气体启动压力梯度；其中，所述岩心对应多个预设含水饱和度，所述岩心对应的一组可动水饱和度包括与所述多个预设含水饱和度一一对应的多个可动水饱和度，所述岩心对应的一组气体启动压力梯度包括与所述多个预设含水饱和度一一对应的多个气体启动压力梯度；
根据多个岩心的渗透率，以及每个岩心对应的一组可动水饱和度和一组气体启动压力梯度，获取所述气藏的气体启动压力梯度、可动水饱和度以及渗透率之间的拟合函数；
获取所述气藏的可动水饱和度以及渗透率，根据所述拟合函数、所述气藏的可动水饱和度以及渗透率，得到所述气藏的气体启动压力梯度。
2.根据权利要求1所述的非常规气藏启动压力梯度确定方法，其特征在于，获取所述拟合函数，包括：
对于任一岩心，将与所述岩心对应的一组气体启动压力梯度以及一组可动水饱和度，按照幂函数λg＝A(Swm)B进行拟合，获取参数A和参数B的参数值；其中，λg为气体启动压力梯度，Swm为可动水饱和度；
将与多个岩心一一对应的多个参数A，以及，与多个岩心一一对应的多个渗透率K，按照幂函数A＝CKD进行拟合，获取参数C和参数D的参数值；
将与多个岩心一一对应的多个参数B，以及，与多个岩心一一对应的多个渗透率K，按照幂函数B＝EKF进行拟合，获取参数E和参数F的参数值；
所述气藏的气体启动压力梯度与可动水饱和度以及渗透率之间的关系满足公式
Figure FDA0003321800330000011
3.根据权利要求1所述的非常规气藏启动压力梯度确定方法，其特征在于，获取所述气藏的多个岩心中每个岩心的渗透率之前，所述非常规气藏启动压力梯度确定方法还包括：在所述气藏中获取多个渗透率不同的岩心。
4.根据权利要求1所述的非常规气藏启动压力梯度确定方法，其特征在于，对于多个岩心中的任一岩心，获取所述岩心对应的一组可动水饱和度，包括：
对所述岩心预设多个含水饱和度；
获取所述岩心在饱和模拟地层水状态下对应的T2谱曲线，以及，所述岩心在多个预设含水饱和度中的每个预设含水饱和度下对应的T2谱累计曲线；
根据所述岩心在饱和模拟地层水状态下的T2谱曲线获取T2截止值，将所述T2截止值作为所述岩心中束缚水与可动水的分界值；
对于任一预设含水饱和度，根据所述岩心在该预设含水饱和度下对应的T2谱累计曲线，将所述岩心在该预设含水饱和度下对应的累计幅值与T2截止值对应的幅值之差作为所述岩心在该预设含水饱和度下对应的可动水饱和度。
5.根据权利要求4所述的非常规气藏启动压力梯度确定方法，其特征在于，获取所述岩心在饱和模拟地层水状态下对应的T2谱曲线，以及，所述岩心在多个预设含水饱和度中的每个预设含水饱和度下对应的T2谱累计曲线，包括：
对所述岩心进行干燥，干燥至恒重后称量所述岩心的重量；
对干燥后的岩心抽真空并饱和模拟地层水，称量饱和模拟地层水的岩心的重量；
对饱和模拟地层水的岩心进行核磁共振测试，绘制所述岩心在饱和模拟地层水状态下对应的T2谱曲线；
对饱和模拟地层水的岩心进行气驱，并在气驱过程中监测所述岩心的重量变化，直至所述岩心达到预设含水饱和度；
对达到预设含水饱和度的岩心进行核磁共振测试，绘制所述岩心在该预设含水饱和度下对应的T2谱累计曲线。
6.根据权利要求5所述的非常规气藏启动压力梯度确定方法，其特征在于，对饱和模拟地层水的岩心进行气驱，并在气驱过程中监测所述岩心的重量变化，直至所述岩心达到预设含水饱和度，包括：
在对饱和模拟地层水的岩心进行核磁共振测试后，对所述岩心进行称重；
将所述岩心放入岩心夹持器中，并对所述岩心增加围压，在0.1～1.0MPa的气驱压力下驱替所述岩心中的模拟地层水；
气驱压力稳定后，调换所述岩心的两端的方向，并继续驱替；
驱替过程中，多次称量所述岩心的重量，根据所述岩心的重量变化量与所述岩心中饱和的模拟地层水的量的比值，判断所述岩心是否达到预设含水饱和度。
7.根据权利要求1所述的非常规气藏启动压力梯度确定方法，其特征在于，对于多个岩心中的任一岩心，获取所述岩心对应的一组气体启动压力梯度，包括：
对于任一预设含水饱和度：
采用气泡法测量所述岩心在该预设含水饱和度下对应的最小启动压力；
根据所述最小启动压力与所述岩心的长度的比值，确定所述岩心在该含水饱和度下对应的气体启动压力梯度。
8.根据权利要求7所述的非常规气藏启动压力梯度确定方法，其特征在于，对于多个岩心中的任一岩心，获取所述岩心对应的一组气体启动压力梯度，还包括：
采用气泡法测量所述岩心在该预设含水饱和度下对应的最小启动压力之前和之后，分别对所述岩心进行称重；
如果所述岩心的两次称重的质量之差小于在该含水饱和度下的所述岩心中的水的质量的2％，则测量的所述最小启动压力为有效值。
9.一种非常规气藏启动压力梯度确定装置，其特征在于，所述装置包括处理器和存储器，所述存储器中存储有适于所述处理器执行的计算机程序指令，所述计算机程序指令被所述处理器运行时执行如权利要求1～8中任一项所述的非常规气藏启动压力梯度确定方法中的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质中存储有计算机程序指令，当所述计算机程序指令由用户设备的处理器执行时，使得用户设备执行权利要求1～8中任一所述的非常规气藏启动压力梯度确定方法。
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The threshold pressure gradient effect in the tight sandstone gas reservoirs with high water saturation;Weibing Tian等;《Fuel》;20180409;221-229页 *
含水低渗气藏低速非达西渗流数学模型及产能方程研究;朱维耀等;《天然气地球科学》;20081231(第005期);685-689页 *
基于启动压力梯度的低渗含水气藏渗流规律研究;朱秀兰等;《陇东学院学报》;20191231(第002期);27-31页 *
致密砂岩孔隙内水的赋存特征及其对气体渗流的影响-以松辽盆地长岭气田登娄库组气藏为例;朱华银等;《天然气工业》;20141231(第010期);54-58 *
致密砂岩气藏启动压差与可动水变化规律实验研究;郑小敏等;《测井技术》;20141231;第38卷(第001期);33-38页 *

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