CN115201244A - 致密低渗气藏气水两相微观渗流评价方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了致密低渗气藏气水两相微观渗流评价方法，包括：获取多类储层的孔喉结构基本特征；针对每类储层，基于其孔喉结构基本特征制作对应的孔喉结构示意图；针对每类储层，根据其对应的孔喉结构示意图建立对应的孔喉结构模型；对每类储层对应的孔喉结构模型依次进行饱和水实验、气驱水实验、水驱气实验，并基于多个实验结果，建立多孔介质模型，获得孔喉尺寸的单位时间流量以及流动阻力。本发明能真实、直观地描述气、水两相流体在复杂孔喉结构中具体的运移机理以及运移结束后气、水最终的分布状态，解决了目前微观渗流研究理论与实验研究脱节，微观模型气水两相研究无法挖掘深层次的致密低渗气藏气水渗流机理研究的难题。

Description

致密低渗气藏气水两相微观渗流评价方法

技术领域

本发明属于注气提高采收率模拟方法技术领域，具体涉及一种致密低渗气藏气水两相微观渗流评价方法。

背景技术

大量勘探开发实践及研究成果表明，致密砂岩气藏复杂的渗流特征是影响气井产能和开发的主要因素，而储层岩石微观孔喉结构是影响油气储集及渗流能力的关键。近几年，致密砂岩储层孔喉结构及气、水渗流特征的研究一直成为众多学者关注的焦点。高旺来、胡勇等学者等人认为致密砂岩储层流体的渗流特征受物性、孔喉结构、含水饱和度等多因素控制，分析储层渗流机理时，应综合考虑孔喉结构及流体对其产生的影响(高旺来，2003；胡勇等，2007)。徐国盛、刘金水、庞振宇等学者研究认为致密砂岩储层渗流特征受到物性、孔喉结构、储层含水饱和度等多方面因素的控制，而孔喉结构及多样的孔喉类型极大程度的影响着储层渗透性能(徐国盛等，2012；刘金水等；2013；庞振宇等，2013)。此后，付晓燕、全双慧、张振红学者应用了真实砂岩微观模型对低渗油层的渗流特征进行了研究，提出储层孔喉结构的非均质性及润湿性特征是影响渗流特征的主要因素(付晓燕等，2005；全洪慧等，2011；张振红等，2016)。同时，周克明、李登辉、郡友军等学者基于真实的铸体薄片研究制作的微观驱替模型研究分析了气、水两相在储层中的渗流特征，微观驱替模型能够利用显微镜直接观察气水两相复杂的渗流规律，明晰气藏开发过程遇到的储层损害问题(周克明等，2002；朱华银等，2004，2014，李登辉等，2008，焉仔友军等，2012)。但是，整体而言，目前开展的微观模型气、水两相研究只是简单的对实验现象进行描述，并未有效结合孔喉结构的差异来分析其渗流特征。这些研究未能将储层复杂孔喉结构研究与实际的微观驱替模型相结合。也未能真实、直观地描述气、水两相流体在复杂孔喉结构中具体的运移机理以及运移结束后气、水最终的分布状态。

因此，特别需要一种评价方法能真实、直观地描述气、水两相流体在复杂孔喉结构中具体的运移机理以及运移结束后气、水最终的分布状态。

发明内容

本发明的目的是提出一种能真实、直观地描述气、水两相流体在复杂孔喉结构中具体的运移机理以及运移结束后气、水最终的分布状态的致密低渗气藏气水两相微观渗流评价方法。

本发明提供一种致密低渗气藏气水两相微观渗流评价方法，包括：基于岩石样品，获取多类储层的孔喉结构基本特征；针对每类储层，基于其孔喉结构基本特征制作对应的孔喉结构示意图；针对每类储层，根据其对应的孔喉结构示意图建立对应的孔喉结构模型；对每类储层对应的孔喉结构模型依次进行饱和水实验、气驱水实验和水驱气实验，并基于多类储层对应的多个实验结果，建立多孔介质模型；基于所述多孔介质模型，获得孔喉尺寸的单位时间流量以及流动阻力。

可选的，根据以下步骤获取多类储层的孔喉结构基本特征：获取所述岩石样品的常规压汞样品测试的实验结果，确定排驱压力、饱和度中值压力及束缚水饱和度；基于所述排驱压力、饱和度中值压力及束缚水饱和度，确定不同渗透率岩样不同孔喉半径的分布频率及不同渗透率岩样不同孔喉半径所控制的孔隙体积百分数；对所述岩石样品进行核磁共振实验，获得通过不同转速离心后的核磁共振T2谱；结合所述岩石样品的孔隙度、渗透率、不同渗透率岩样不同孔喉半径的分布频率、不同渗透率岩样不同孔喉半径所控制的孔隙体积百分数及核磁共振T2谱，将所述岩石样品的储层分类，确定每类储层的孔喉结构基本特征。

可选的，所述孔喉结构基本特征包括岩心喉道及孔隙尺寸，所述确定每类储层的孔喉结构基本特征包括：根据压汞资料获得毛管半径分布，基于所述毛管半径分布，获得每类储层的岩心喉道半径平均值；根据薄片资料分析，量出每类储层的孔隙平均半径。

可选的，所述针对每类储层，根据其对应的孔喉结构示意图建立对应的孔喉结构模型包括：基于每类储层对应的孔喉结构示意图，采用光化学刻蚀工艺，将所述孔喉结构基本特征光刻到平面玻璃上，将光刻的平面玻璃进行高温烧制，获得所述储层对应的孔喉结构模型。

可选的，基于多类储层对应的多个实验结果，建立多孔介质模型包括；基于多类储层对应的孔喉结构模型的多个实验结果，根据孔喉结构基本特征及根据所述共振T2谱图确定的岩心饱和度，抽象出一个类气水分布模型；基于所述类气水分布模型，建立多孔介质模型。

可选的，所述多孔介质模型包括所有微观孔喉中总流量模型和总流动阻力模型，所述基于所述类气水分布模型，建立多孔介质模型包括：基于所述类气水分布模型，建立单个微观孔喉中总的流动阻力数学模型及总的流动压差数学模型；分别基于所述单个微观孔喉中总的流动阻力数学模型及总的流动压差数学模型，建立所有微观孔喉中的总流量模型和总流动阻力模型。

可选的，所述所有微观孔喉中总流量模型为：

其中，Q为流速；Δp为总流动阻力；p₁为注入端压力；p₂为生产端压力；n为喉道个数，m为孔隙个数；σ为界面张力；μ_w为水粘度；μ_g为气体粘度；l为毛细管长度；r₁为孔隙半径；r₂为喉道半径；S_w为含水饱和度；t为非连续气相离散化等分数；i为非连续气相第i等分；θ₁为接近喉道气水接触角；θ₂为远离喉道气水接触角。

可选的，基于哈根-泊肃叶方程建立所述单个微观孔喉中总的流动阻力数学模型。

可选的，所述所有微观孔喉中的总流动阻力模型为：

其中，Δp_r为总流动阻力；σ为界面张力；μ_w为水粘度；μ_g为气体粘度；Q为流速；l为毛细管长度；r₁为孔隙半径；r₂为喉道半径；S_w为含水饱和度；t为非连续气相离散化等分数；i为非连续气相第i等分；θ₁为接近喉道气水接触角；θ₂为远离喉道气水接触角。

本发明的有益效果在于：本发明的致密低渗气藏气水两相微观渗流评价方法结合储层复杂孔喉结构研究，获得每类储层对应的孔喉结构模，对每类储层对应的孔喉结构模依次进行饱和水实验、气驱水实验、水驱气实验，根据多个实验结果，建立微观气水分布规律的多孔介质模型，评价不同孔喉尺寸的单位时间流量以及流动阻力，探讨致密低渗气藏气水渗流机理及对开发的影响，能真实、直观地描述气、水两相流体在复杂孔喉结构中具体的运移机理以及运移结束后气、水最终的分布状态，解决了目前微观渗流研究理论与实验研究脱节，微观模型气水两相研究只是简单的实验及实验现象描述，无法挖掘深层次的致密低渗气藏气水渗流机理研究的难题。

本发明具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施例中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施例中进行详细陈述，这些附图和具体实施例共同用于解释本发明的特定原理。

附图说明

通过结合附图对本发明示例性实施方式进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1示出了根据本发明的一个实施例的一种致密低渗气藏气水两相微观渗流评价方法的流程图。

图2示出了根据本发明的一个实施例的一种致密低渗气藏气水两相微观渗流评价方法的孔隙度分量数据图。

图3示出了根据本发明的一个实施例的一种致密低渗气藏气水两相微观渗流评价方法的喉道半径所控制的孔喉体积。

图4示出了根据本发明的一个实施例的一种致密低渗气藏气水两相微观渗流评价方法的储层孔喉结构示意图。

图5示出了根据本发明的一个实施例的一种致密低渗气藏气水两相微观渗流评价方法的储层对应的孔喉结构模型。

图6示出了根据本发明的一个实施例的一种致密低渗气藏气水两相微观渗流评价方法的储层对应的孔喉结构模型实验结果。

图7示出了根据本发明的一个实施例的一种致密低渗气藏气水两相微观渗流评价方法的孔喉中气水两相渗流抽象模型。

图8示出了根据本发明的一个实施例的一种致密低渗气藏气水两相微观渗流评价方法的孔喉中气水两相渗流抽象模型非连续气相离散化示意图。

图9示出了根据本发明的一个实施例的一种致密低渗气藏气水两相微观渗流评价方法的JS储层孔喉之间的具体配置关系图。

图10示出了根据本发明的一个实施例的一种致密低渗气藏气水两相微观渗流评价方法的不同喉道半径气相与气水两相流动阻力对比图。

图11示出了根据本发明的一个实施例的一种致密低渗气藏气水两相微观渗流评价方法的不同喉道半径气水两相流动阻力与瞬时流速对比图。

具体实施方式

下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。

本发明提供一种致密低渗气藏气水两相微观渗流评价方法，包括：基于岩石样品，获取多类储层的孔喉结构基本特征；针对每类储层，基于其孔喉结构基本特征制作对应的孔喉结构示意图；针对每类储层，根据其对应的孔喉结构示意图建立对应的孔喉结构模型；对每类储层对应的孔喉结构模型依次进行饱和水实验、气驱水实验和水驱气实验，并基于多类储层对应的多个实验结果，建立多孔介质模型；基于多孔介质模型，获得孔喉尺寸的单位时间流量以及流动阻力。

具体的，对研究区岩心进行孔喉结构评价，根据岩样的孔隙度Φ、渗透率K、排驱压力、中值压力等压汞曲线的特征，结合核磁实验，将储层参数分类，分为四类，总结出每类储层的孔喉结构基本特征，制作四类储层孔喉结构示意图，根据四类孔喉结构示意图，精密光刻到平面玻璃上，高温烧制制作每类储层对应的孔喉结构模型。对每类孔喉结构模型依次进行饱和水、气驱水(模拟成藏)、水驱气(模拟开发)三个实验。根据所有类孔喉结构模型的所有实验结果，抽象出一个类气水分布模型，进而建立描述微观气水分布规律的多孔介质模型。通过多孔介质模型，计算不同孔喉尺寸的单位时间流量以及流动阻力。

根据示例性的实施方式，致密低渗气藏气水两相微观渗流评价方法结合储层复杂孔喉结构研究与微观可视化驱替模型研究成果，建立微观气水分布规律的多孔介质模型，评价不同孔喉尺寸的单位时间流量以及流动阻力，探讨致密低渗气藏气水渗流机理及对开发的影响，能真实、直观地描述气、水两相流体在复杂孔喉结构中具体的运移机理以及运移结束后气、水最终的分布状态，解决了目前微观渗流研究理论与实验研究脱节，微观模型气水两相研究只是简单的实验及实验现象描述，无法挖掘深层次的致密低渗气藏气水渗流机理研究的难题。

作为可选方案，根据以下步骤获取多类储层的孔喉结构基本特征：获取岩石样品的常规压汞样品测试的实验结果，确定排驱压力、饱和度中值压力及束缚水饱和度；基于排驱压力、饱和度中值压力及束缚水饱和度，确定不同渗透率岩样不同孔喉半径的分布频率及不同渗透率岩样不同孔喉半径所控制的孔隙体积百分数；对岩石样品进行核磁共振实验，获得通过不同转速离心后的核磁共振T2谱；结合岩石样品的孔隙度、渗透率、不同渗透率岩样不同孔喉半径的分布频率、不同渗透率岩样不同孔喉半径所控制的孔隙体积百分数及核磁共振T2谱，将岩石样品的储层分类，确定每类储层的孔喉结构基本特征。

具体的，首先基于常规压汞实验数据，整理并计算常规压汞样品测试的实验结果，确定不同渗透率岩样不同孔喉半径的分布频率；根据不同渗透率岩样不同孔喉半径的分布频率不同渗透率岩样不同孔喉半径所控制的孔隙体积百分数。获得通过不同转速离心后(或者驱替后)所测量的核磁共振T2谱，分别计算出不同状态下的岩心含水饱和度，评价不同渗透率岩样可动水饱和度和束缚水饱和度。结合岩样的孔隙度Φ、渗透率K，常规压汞实验数据获得的确定不同渗透率岩样不同孔喉半径的分布频率及不同渗透率岩样不同孔喉半径所控制的孔隙体积百分数，结合核磁共振T2谱，将储层参数分类，分为四类。

作为可选方案，孔喉结构基本特征包括岩心喉道及孔隙尺寸，确定每类储层的孔喉结构基本特征包括：根据压汞资料获得毛管半径分布，基于毛管半径分布，获得每类储层的岩心喉道半径平均值；根据薄片资料分析，量出每类储层的孔隙平均半径。

具体的，根据压汞资料得到的毛管半径分布，根据毛管半径分布得到储层岩心的喉道半径平均值；根据收集的薄片资料分析可以量出孔隙平均半径。

作为可选方案，针对每类储层，根据其对应的孔喉结构示意图建立对应的孔喉结构模型包括：基于每类储层对应的孔喉结构示意图，采用光化学刻蚀工艺，将孔喉结构基本特征光刻到平面玻璃上，将光刻的平面玻璃进行高温烧制，获得储层对应的孔喉结构模型。

具体的，根据四类孔喉结构，建立四类孔喉结构模型。具体操作步骤：根据每类孔喉结构参数，绘制孔喉结构示意图；采用光化学刻蚀工艺，精密光刻到平面玻璃上，高温烧制制作。微观模型的流动网格组合及形态分布上符合绘制的孔喉结构示意图。标准模型大小为40mm×40mm，孔道截面为椭圆形。孔喉表面的润湿性在高温烧制后表现为强的亲水性，也可根据喉道表面处理为中性或亲水性。

作为可选方案，基于多类储层对应的多个实验结果，建立多孔介质模型包括；基于多类储层对应的孔喉结构模型的多个实验结果，根据孔喉结构基本特征及根据共振T2谱图确定的岩心饱和度，抽象出一个类气水分布模型；基于类气水分布模型，建立多孔介质模型。

具体的，根据孔喉结构尺寸、储层岩心饱和度和所有实验结果，抽象出一个类气水分布模型。其中，孔喉结构尺寸根据孔喉结构示意图确定，不同类型储层岩心饱和度根据T2谱图确定。

作为可选方案，多孔介质模型包括所有微观孔喉中总流量模型和总流动阻力模型，基于类气水分布模型，建立多孔介质模型包括：基于类气水分布模型，建立单个微观孔喉中总的流动阻力数学模型及总的流动压差数学模型；分别基于单个微观孔喉中总的流动阻力数学模型及总的流动压差数学模型，建立所有微观孔喉中的总流量模型和总流动阻力模型。

作为可选方案，基于哈根-泊肃叶方程建立单个微观孔喉中总的流动阻力数学模型。

具体的，模型考虑了各相毛管力的影响及哈根-泊肃叶方程，研究不同类型储层中的单位时间流量及毛管阻力，评价高含水致密储层的渗流能力。

具体地，

(1)建立多孔介质中气水流动阻力机理模型

单个微观孔喉中总的流动阻力：

其中，Δp_r为总流动阻力，Pa；μ_w为水粘度，Pa.s；μ_g为气体粘度，Pa.s；l为毛细管长度，m；Q为流速，m³/s；r₁为孔隙半径，m；r₂为喉道半径，m；S_w为含水饱和度，f；t为非连续气相离散化等分数，整数；i为非连续气相第i等分，整数；σ为界面张力，N/m；θ₁为接近喉道气水接触角；θ₂为远离喉道气水接触角。

单个微观孔喉中总的流动压差：

其中，Δp为总流动阻力，Pa；p₁为注入端压力，Pa；p₂为生产端压力，Pa。

作为可选方案，所有微观孔喉中总流量模型为：

其中，Q为流速；Δp为总流动阻力；p₁为注入端压力；p₂为生产端压力；n为喉道个数，m为孔隙个数；σ为界面张力；μ_w为水粘度；μ_g为气体粘度；l为毛细管长度；r₁为孔隙半径；r₂为喉道半径；S_w为含水饱和度；t为非连续气相离散化等分数；i为非连续气相第i等分；θ₁为接近喉道气水接触角；θ₂为远离喉道气水接触角。

作为可选方案，所有微观孔喉中的总流动阻力模型为：

其中，Δpr为总流动阻力；σ为界面张力；μ_w为水粘度；μ_g为气体粘度；Q为流速；l为毛细管长度；r₁为孔隙半径；r₂为喉道半径；S_w为含水饱和度；t为非连续气相离散化等分数；i为非连续气相第i等分；θ₁为接近喉道气水接触角；θ₂为远离喉道气水接触角。

具体的，建立符合气藏特征的孔喉分布配置关系图，建立不同配置关系的孔喉流动阻力关系式，基于单个微观孔喉中总的流动阻力数学模型及总的流动压差数学模型建立考虑不同孔喉分布配置关系的微观气水分布规律的多孔介质渗流模型。

假设一个岩心关联流动单元为n个喉道，m个孔隙，则微观孔喉中总的流量：

其中，n为喉道数，整数；m为孔隙数，整数。

建立总的流动阻力：

实施例一

图1示出了根据本发明的一个实施例的一种致密低渗气藏气水两相微观渗流评价方法的流程图。图2示出了根据本发明的一个实施例的一种致密低渗气藏气水两相微观渗流评价方法的孔隙度分量数据图。图3示出了根据本发明的一个实施例的一种致密低渗气藏气水两相微观渗流评价方法的喉道半径所控制的孔喉体积。图4示出了根据本发明的一个实施例的一种致密低渗气藏气水两相微观渗流评价方法的储层孔喉结构示意图。图5示出了根据本发明的一个实施例的一种致密低渗气藏气水两相微观渗流评价方法的储层对应的孔喉结构模型。图6示出了根据本发明的一个实施例的一种致密低渗气藏气水两相微观渗流评价方法的储层对应的孔喉结构模型实验结果。图7示出了根据本发明的一个实施例的一种致密低渗气藏气水两相微观渗流评价方法的孔喉中气水两相渗流抽象模型。图8示出了根据本发明的一个实施例的一种致密低渗气藏气水两相微观渗流评价方法的孔喉中气水两相渗流抽象模型非连续气相离散化示意图。图9示出了根据本发明的一个实施例的一种致密低渗气藏气水两相微观渗流评价方法的JS储层孔喉之间的具体配置关系图。图10示出了根据本发明的一个实施例的一种致密低渗气藏气水两相微观渗流评价方法的不同喉道半径气相与气水两相流动阻力对比图。图11示出了根据本发明的一个实施例的一种致密低渗气藏气水两相微观渗流评价方法的不同喉道半径气水两相流动阻力与瞬时流速对比图。

结合图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10和图11所示，该致密低渗气藏气水两相微观渗流评价方法，包括：

步骤1：基于岩石样品，获取多类储层的孔喉结构基本特征；

其中，根据以下步骤获取多类储层的孔喉结构基本特征：获取岩石样品的常规压汞样品测试的实验结果，确定排驱压力、饱和度中值压力及束缚水饱和度；基于排驱压力、饱和度中值压力及束缚水饱和度，确定不同渗透率岩样不同孔喉半径的分布频率及不同渗透率岩样不同孔喉半径所控制的孔隙体积百分数；对岩石样品进行核磁共振实验，获得通过不同转速离心后的核磁共振T2谱；结合岩石样品的孔隙度、渗透率、不同渗透率岩样不同孔喉半径的分布频率、不同渗透率岩样不同孔喉半径所控制的孔隙体积百分数及核磁共振T2谱，将岩石样品的储层分类，确定每类储层的孔喉结构基本特征。

其中，孔喉结构基本特征包括岩心喉道及孔隙尺寸，确定每类储层的孔喉结构基本特征包括：根据压汞资料获得毛管半径分布，基于毛管半径分布，获得每类储层的岩心喉道半径平均值；根据薄片资料分析，量出每类储层的孔隙平均半径。

步骤2：针对每类储层，基于其孔喉结构基本特征制作对应的孔喉结构示意图；

步骤3：针对每类储层，根据其对应的孔喉结构示意图建立对应的孔喉结构模型；

其中，针对每类储层，根据其对应的孔喉结构示意图建立对应的孔喉结构模型包括：基于每类储层对应的孔喉结构示意图，采用光化学刻蚀工艺，将孔喉结构基本特征光刻到平面玻璃上，将光刻的平面玻璃进行高温烧制，获得储层对应的孔喉结构模型。

步骤4：对每类储层对应的孔喉结构模型依次进行饱和水实验、气驱水实验和水驱气实验，并基于多类储层对应的多个实验结果，建立多孔介质模型；

其中，基于多类储层对应的多个实验结果，建立多孔介质模型包括；基于多类储层对应的孔喉结构模型的多个实验结果，根据孔喉结构基本特征及根据共振T2谱图确定的岩心饱和度，抽象出一个类气水分布模型；基于类气水分布模型，建立多孔介质模型。

其中，多孔介质模型包括所有微观孔喉中总流量模型和总流动阻力模型，基于类气水分布模型，建立多孔介质模型包括：基于每次实验的类气水分布模型，建立单个微观孔喉中总的流动阻力数学模型及总的流动压差数学模型；分别基于单个微观孔喉中总的流动阻力数学模型及总的流动压差数学模型，建立所有微观孔喉中的总流量模型和总流动阻力模型。

其中，所有微观孔喉中总流量模型为：

其中，Q为流速；Δp为总流动阻力；p₁为注入端压力；p₂为生产端压力；n为喉道个数，m为孔隙个数；σ为界面张力；μ_w为水粘度；μ_g为气体粘度；l为毛细管长度；r₁为孔隙半径；r₂为喉道半径；S_w为含水饱和度；t为非连续气相离散化等分数；i为非连续气相第i等分；θ₁为接近喉道气水接触角；θ₂为远离喉道气水接触角。

其中，基于哈根-泊肃叶方程建立单个微观孔喉中总的流动阻力数学模型。

其中，所有微观孔喉中的总流动阻力模型为：

其中，Δpr为总流动阻力；σ为界面张力；μ_w为水粘度；μ_g为气体粘度；Q为流速；l为毛细管长度；r₁为孔隙半径；r₂为喉道半径；S_w为含水饱和度；t为非连续气相离散化等分数；i为非连续气相第i等分；θ₁为接近喉道气水接触角；θ₂为远离喉道气水接触角。

步骤5：基于多孔介质模型，获得孔喉尺寸的单位时间流量以及流动阻力。

以JS储层致密低渗气藏气水两相微观渗流为例。

(1)制作四类储层孔喉结构示意图

首先基于常规压汞实验数据，整理并计算常规压汞样品测试的实验结果，确定不同渗透率岩样不同孔喉半径的分布频率；根据不同渗透率岩样不同孔喉半径的分布频率确定不同渗透率岩样不同孔喉半径所控制的孔隙体积百分数。

根据岩样的孔隙度Φ、渗透率K、排驱压力、中值压力、不同渗透率岩样不同孔喉半径所控制的孔隙体积百分数等压汞曲线的特征，结合核磁实验，将储层参数分类。

根据压汞资料得到的毛管半径分布可以得到每类储层岩心的喉道半径平均值，如图2和图3所示；根据收集的薄片资料分析可以量出孔隙尺寸平均半径。

根据以上分析，总结出JS致密低渗气藏根据以上分析，可以总结出四类储层的孔喉(半径)结构基本特征：

I类储层：喉道平均0.368μm，孔隙平均50μm；

II类储层：喉道平均0.261μm，孔隙平均30μm；

III类储层：喉道平均0.142μm，孔隙平均15μm；

IV类储层：喉道平均0.085μm，孔隙平均10μm；

并制作四类储层孔喉结构示意图，见图4所示，a图为I类中孔细喉，b图为II类中孔特细喉，c图为III类中孔特细喉，d图为IV类小孔特细-微喉。

(2)根据四类孔喉结构，精密光刻到平面玻璃上，高温烧制制作。具体操作步骤：根据每类孔喉结构参数，绘制孔喉结构示意图；采用光化学刻蚀工艺，精密光刻到平面玻璃上，高温烧制制作获得储层对应的孔喉结构模型。储层对应的孔喉结构模型的流动网格组合及形态分布上符合绘制的孔喉结构示意图，如图5所示。标准模型大小为40mm×40mm，孔道截面为椭圆形。孔喉表面的润湿性在高温烧制后表现为强的亲水性，也可根据喉道表面处理为中性或亲水性。

实验分为饱和水实验、气驱水(模拟成藏)实验、水驱气实验(模拟开发)三个过程。

水驱气初期：在毛管力的作用下，水优先以较快的速度进入较小的孔道。但较小孔道体积较小，气体很快被驱替，而较大孔道渗流速度慢，水较快的突破小孔道导致部分大孔道气体被封闭，形成封闭气。水驱气中后期：水的流速变大，在水动力作用下优先进入大孔道，水较快的突破大孔道导致部分小孔道气体被封闭，如图6所示。

(3)根据实验结果，抽象出类气水分布模型。根据孔喉结构示意图确定孔喉结构尺寸。储层岩心饱和度根据T2谱图确定，结合孔喉结构尺寸和储层岩心饱和度，抽象出类气水分布模型。

现在以JS2三类储层水驱气初期为例，建立描述微观气水分布规律的多孔介质模型。其中模型考虑了各相毛管力的影响及哈根-泊肃叶方程，研究单位时间流量及流动阻力，评价高含水致密储层微观孔喉中的气水渗流能力。抽象模型见图7。

1)建立多孔介质中气水流动阻力机理模型

首先考虑多孔介质中毛管力的影响：

对于图2不连续气相左侧的毛管力p_c1为：

不连续气相右侧的毛管力p_c2为：

毛管力差Δp_cg为：

另外，考虑气体在孔喉中粘流动力的影响，根据哈根-泊肃叶方程，

因此，气体流动阻力为：

进一步地，考虑孔喉的非均质性，将气相网格进行离散化处理，将非连续气相离散化为t等份，离散图见图8。

进一步，孔隙长度为l，孔隙内不连续气相的长度为l×(1-S_w)，因此，

上式简化为：

水相在孔隙里的流动阻力，根据哈根-泊肃叶方程，

水相在喉道里的流动阻力，根据哈根-泊肃叶方程，

水相在孔喉里的流动阻力，

因此，微观孔喉中总的流动阻力：

微观孔喉中总的流动压差：

2)建立符合气藏特征的孔喉分布配置关系图，建立不同配置关系的孔喉流动阻力关系式，建立考虑不同孔喉分布配置关系的微观气水分布规律的多孔介质渗流模型。

基于沙溪庙储层特征气水分布分析结果，对沙溪庙储层的三种孔喉配置关系进行抽象，如图9所示，其中图a中5个喉道的半径值均大于0.28μm；图b中4个喉道的半径值在0.03～0.28μm之间；图c中3个喉道的半径值均小于0.03μm，三个图的平均孔隙半径大约为30μm。

假设一个孔隙联通n个喉道，m个孔隙，则微观孔喉中总的流量：

建立总的流动阻力：

3)根据实验测试参数，计算不同孔喉尺寸的单位时间流量以及流动阻力。评价微观气水分布规律。

表1JS三类储层岩心基本参数

计算结果表明：在相同生产压差10MPa以及相同的毛细管长度30μm的条件下，喉道半径对流动阻力和瞬时流速产生明显影响。喉道半径与流动阻力的对数呈现幂函数递减关系。气水两相流动的渗流阻力远远大于同孔隙尺寸时气相流动时的孔隙阻力。喉道半径从10um下降到4um，气水两相流动阻力从5.42MPa，上升到131MPa；而气相流动阻力从0.22MPa上升到8.6MPa。三类储层的喉道半径更小，平均0.261um，流动阻力增加到1E6MPa，如此致密的细微孔喉，对于气体流动产生了巨大的阻力。因此，JS气藏三类气藏部署的开发井即使生产了20多年，波及范围也才300m左右。对于地质上认识为三角洲平原分流河道叠加沉积，呈现毯状或宽带状展布的气藏，部分区域仍存在未动用情况。再加之储层高含水饱和度，气水两相流动极大地增加了渗流阻力。因此，这类气藏提高采收率仍然关注的重点是新井位部署，井网加密，并且开展大规模储层改造，动用滞留在储层中的大部分气体。特别是针对三类储层，建议采用水平井多段加砂压裂开发方式，改善流动空间，提高气藏采收率。

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。

Claims (9)

1.一种致密低渗气藏气水两相微观渗流评价方法，其特征在于，包括：

基于岩石样品，获取多类储层的孔喉结构基本特征；

针对每类储层，基于其孔喉结构基本特征制作对应的孔喉结构示意图；

针对每类储层，根据其对应的孔喉结构示意图建立对应的孔喉结构模型；

对每类储层对应的孔喉结构模型依次进行饱和水实验、气驱水实验和水驱气实验，并基于多类储层对应的多个实验结果，建立多孔介质模型；

基于所述多孔介质模型，获得孔喉尺寸的单位时间流量以及流动阻力。

2.根据权利要求1所述的致密低渗气藏气水两相微观渗流评价方法，其特征在于，根据以下步骤获取多类储层的孔喉结构基本特征：

获取所述岩石样品的常规压汞样品测试的实验结果，确定排驱压力、饱和度中值压力及束缚水饱和度；

基于所述排驱压力、饱和度中值压力及束缚水饱和度，确定不同渗透率岩样不同孔喉半径的分布频率及不同渗透率岩样不同孔喉半径所控制的孔隙体积百分数；

对所述岩石样品进行核磁共振实验，获得通过不同转速离心后的核磁共振T2谱；

结合所述岩石样品的孔隙度、渗透率、不同渗透率岩样不同孔喉半径的分布频率、不同渗透率岩样不同孔喉半径所控制的孔隙体积百分数及核磁共振T2谱，将所述岩石样品的储层分类，确定每类储层的孔喉结构基本特征。

3.根据权利要求2所述的致密低渗气藏气水两相微观渗流评价方法，其特征在于，所述孔喉结构基本特征包括岩心喉道及孔隙尺寸，所述确定每类储层的孔喉结构基本特征包括：根据压汞资料获得毛管半径分布，基于所述毛管半径分布，获得每类储层的岩心喉道半径平均值；根据薄片资料分析，量出每类储层的孔隙平均半径。

4.根据权利要求3所述的致密低渗气藏气水两相微观渗流评价方法，其特征在于，所述针对每类储层，根据其对应的孔喉结构示意图建立对应的孔喉结构模型包括：

基于每类储层对应的孔喉结构示意图，采用光化学刻蚀工艺，将所述孔喉结构基本特征光刻到平面玻璃上，将光刻的平面玻璃进行高温烧制，获得所述储层对应的孔喉结构模型。

5.根据权利要求4所述的致密低渗气藏气水两相微观渗流评价方法，其特征在于，所述基于多类储层对应的多个实验结果，建立多孔介质模型包括；

基于多类储层对应的孔喉结构模型的多个实验结果，根据孔喉结构基本特征及所述共振T2谱图确定岩心饱和度，抽象出一个类气水分布模型；

基于所述类气水分布模型，建立多孔介质模型。

6.根据权利要求5所述的致密低渗气藏气水两相微观渗流评价方法，其特征在于，所述多孔介质模型包括所有微观孔喉中总流量模型和总流动阻力模型，所述基于所述类气水分布模型，建立多孔介质模型包括：

基于所述类气水分布模型，建立单个微观孔喉中总的流动阻力数学模型及总的流动压差数学模型；

分别基于所述单个微观孔喉中总的流动阻力数学模型及总的流动压差数学模型，建立所有微观孔喉中的总流量模型和总流动阻力模型。

7.根据权利要求6所述的致密低渗气藏气水两相微观渗流评价方法，其特征在于，所述所有微观孔喉中总流量模型为：

其中，Q为流速；Δp为总流动阻力；p₁为注入端压力；p₂为生产端压力；n为喉道个数，m为孔隙个数；σ为界面张力；μ_w为水粘度；μ_g为气体粘度；l为毛细管长度；r₁为孔隙半径；r₂为喉道半径；S_w为含水饱和度；t为非连续气相离散化等分数；i为非连续气相第i等分；θ₁为接近喉道气水接触角；θ₂为远离喉道气水接触角。

8.根据权利要求6所述的致密低渗气藏气水两相微观渗流评价方法，其特征在于，基于哈根-泊肃叶方程建立所述单个微观孔喉中总的流动阻力数学模型。

9.根据权利要求8所述的致密低渗气藏气水两相微观渗流评价方法，其特征在于，所述所有微观孔喉中的总流动阻力模型为：

其中，Δp_r为总流动阻力；σ为界面张力；μ_w为水粘度；μ_g为气体粘度；Q为流速；l为毛细管长度；r₁为孔隙半径；r₂为喉道半径；S_w为含水饱和度；t为非连续气相离散化等分数；i为非连续气相第i等分；θ₁为接近喉道气水接触角；θ₂为远离喉道气水接触角。

Images