一种描述页岩基质与天然裂缝间非稳态窜流的方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种描述页岩基质与天然裂缝间非稳态窜流的方法及系统，包括：基于页岩岩心得到页岩基质的非线性渗流方程和页岩的压敏特性方程从而构建表征页岩基质内流体流动的流动控制方程并得到无因次化处理后的流动控制方程，确定不同时刻的基质块内压力分布；根据不同时刻的基质块内压力分布确定基质块流向天然裂缝的瞬时流量并进行拟合确定无因次形状因子随无因次时间的变化方程；多次改变非线性渗流参数以及基质压敏系数并重新计算流动控制方程，最终得到拟合后的无因次形状因子随无因次时间的变化方程。本发明专利技术考虑页岩储层应力敏感性和非线性渗流特性，能够准确描述页岩基质与天然裂缝间的非稳态窜流，实现窜流量随时间变化关系的精确表征。量随时间变化关系的精确表征。量随时间变化关系的精确表征。

【技术实现步骤摘要】
一种描述页岩基质与天然裂缝间非稳态窜流的方法及系统


[0001]本专利技术涉及页岩油开发
，特别是涉及一种描述页岩基质与天然裂缝间非稳态窜流的方法及系统。

技术介绍

[0002]页岩油分布广泛、储量大，是一种重要的非常规油气资源。对于天然裂缝发育的页岩油藏，由于基质和天然裂缝的储集性能和渗流能力存在显著差异，原油通常从基质流入天然裂缝，然后从天然裂缝流向压裂缝，最终经过井筒采出。基质与天然裂缝间的流动（也称为“窜流”）规律是准确描述裂缝发育储层渗流机理的关键基础，对于页岩油藏生产动态预测和开发优化具有至关重要的作用。
[0003]目前页岩油储层中基质与天然裂缝间窜流的描述存在以下问题：1）页岩储层具有较强的应力敏感性，而且页岩基质内流体的流动规律为非线性的，不能用传统的达西定律描述，但现有的窜流描述方法均是针对常规油藏建立的，未考虑页岩储层的强应力敏感性和页岩基质内流体的非线性流动规律；2）由于页岩基质内大量发育微纳米孔隙而且孔隙结构复杂，因此页岩基质的渗透率很低，采用物理模拟实验方法进行测试的话周期长、测量误差大，而且大多假设为拟稳态窜流，难以表征窜流量随时间的变化（即为“非稳态窜流”）。因此，亟需一种能够准确描述页岩基质与天然裂缝间非稳态窜流的方法及系统。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种描述页岩基质与天然裂缝间非稳态窜流的方法及系统，考虑页岩储层应力敏感性和页岩基质的非线性渗流特性，从而能够准确描述页岩基质与天然裂缝间的非稳态窜流，有利于页岩油的开发。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：一种描述页岩基质与天然裂缝间非稳态窜流的方法，包括：获取页岩岩心并基于所述页岩岩心得到页岩基质的非线性渗流方程和页岩的压敏特性方程；基于当前所述非线性渗流方程和当前所述压敏特性方程构建表征页岩基质内流体流动的流动控制方程并对所述流动控制方程进行无因次化处理，得到无因次化处理后的流动控制方程；根据所述无因次化处理后的流动控制方程并给出初始条件和边界条件，确定不同时刻的基质块内压力分布；根据不同时刻的所述基质块内压力分布确定基质块流向天然裂缝的瞬时流量；根据不同时刻的所述基质块流向天然裂缝的瞬时流量确定无因次形状因子随无因次时间的变化方程；改变所述非线性渗流方程中的非线性渗流参数以及所述压敏特性方程中的基质压敏系数，得到参数变化后的非线性渗流方程和参数变化后的压敏特性方程，令所述参数
变化后的非线性渗流方程为当前所述非线性渗流方程，所述参数变化后的压敏特性方程为当前所述压敏特性方程，并返回步骤“基于当前所述非线性渗流方程和当前所述压敏特性方程构建表征页岩基质内流体流动的流动控制方程”，得到预设个数的所述无因次形状因子随无因次时间的变化方程；将所述预设个数的所述无因次形状因子随无因次时间的变化方程中除无因次时间之外的数据关于其对应的非线性渗流参数和压敏参数进行拟合，得到拟合公式中参数关于非线性渗流参数和压敏参数的表达式，进而得到拟合后的无因次形状因子随无因次时间的变化方程，利用所述拟合后的无因次形状因子随无因次时间的变化方程描述页岩基质与天然裂缝间非稳态窜流。
[0006]一种描述页岩基质与天然裂缝间非稳态窜流的系统，包括：页岩特征确定模块，用于获取页岩岩心并基于所述页岩岩心得到页岩基质的非线性渗流方程和页岩的压敏特性方程；基质内流动的控制方程确定模块，用于基于当前所述非线性渗流方程和当前所述压敏特性方程构建表征页岩基质内流体流动的流动控制方程并对所述流动控制方程进行无因次化处理，得到无因次化处理后的流动控制方程；基质块内压力分布确定模块，用于根据所述无因次化处理后的流动控制方程并给出初始条件和边界条件，确定不同时刻的基质块内压力分布；窜流量确定模块，用于根据不同时刻的所述基质块内压力分布确定基质块流向天然裂缝的瞬时流量；形状因子确定模块，用于根据不同时刻的所述基质块流向天然裂缝的瞬时流量确定无因次形状因子随无因次时间的变化方程；参数变化模块，用于改变所述非线性渗流方程中的非线性渗流参数以及所述压敏特性方程中的基质压敏系数，得到参数变化后的非线性渗流方程和参数变化后的压敏特性方程，令所述参数变化后的非线性渗流方程为当前所述非线性渗流方程，所述参数变化后的压敏特性方程为当前所述压敏特性方程，并返回步骤“基于当前所述非线性渗流方程和当前所述压敏特性方程构建表征页岩基质内流体流动的流动控制方程”，得到预设个数的所述无因次形状因子随无因次时间的变化方程；形状因子拟合公式确定模块，用于将所述预设个数的所述无因次形状因子随无因次时间的变化方程中除无因次时间之外的数据关于其对应的非线性渗流参数和压敏参数进行拟合，得到拟合公式中参数关于非线性渗流参数和压敏参数的表达式，进而得到拟合后的无因次形状因子随无因次时间的变化方程，利用所述拟合后的无因次形状因子随无因次时间的变化方程描述页岩基质与天然裂缝间非稳态窜流。
[0007]根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：本专利技术提供一种描述页岩基质与天然裂缝间非稳态窜流的方法及系统，包括：基于页岩岩心得到页岩基质的非线性渗流方程和页岩的压敏特性方程从而进一步构建表征页岩基质内流体流动的流动控制方程并对流动控制方程进行无因次化处理，得到无因次化处理后的流动控制方程，进而确定不同时刻的基质块内压力分布；根据不同时刻的基质块内压力分布确定基质块流向天然裂缝的瞬时流量；根据不同时刻的所述基质块流向天然裂缝的瞬时流量确定无因次形状因子随无因次时间的变化方程；多次改变非线性渗流方程中
的非线性渗流参数以及压敏特性方程中的基质压敏系数，得到参数变化后的非线性渗流方程和参数变化后的压敏特性方程并重新计算流动控制方程，对得到的预设个数的无因次形状因子随无因次时间的变化方程进行拟合，得到拟合后的无因次形状因子随无因次时间的变化方程，利用拟合后的无因次形状因子随无因次时间的变化方程描述页岩基质与天然裂缝间非稳态窜流。本专利技术考虑页岩储层应力敏感性和页岩基质的非线性渗流特性，能够准确描述页岩基质与天然裂缝间的非稳态窜流，实现窜流量随时间变化关系的精确表征，有利于页岩油的开发。
附图说明
[0008]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0009]图1为本专利技术实施例1提供的一种描述页岩基质与天然裂缝间非稳态窜流的方法流程图；图2为本专利技术实施例1提供的页岩基质
‑
天然裂缝模型示意图；图3为本专利技术实施例1提供的基质块内无因次压力随无因次时间和无因次位置变化的函数示意图；图4为本专利技术实施例1提供的基质内无因次平均压力随无因次时间变化的示意图；图5为本专利技术实施例1提供的无因次形状因子随无因次时间变化的示意图；图6为本专利技术实施例2提供的一种描述页岩基质与天然裂缝间非稳态窜流的系统框图。
具体实施方式
[001本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种描述页岩基质与天然裂缝间非稳态窜流的方法，其特征在于，包括：获取页岩岩心并基于所述页岩岩心得到页岩基质的非线性渗流方程和页岩的压敏特性方程；基于当前所述非线性渗流方程和当前所述压敏特性方程构建表征页岩基质内流体流动的流动控制方程并对所述流动控制方程进行无因次化处理，得到无因次化处理后的流动控制方程；根据所述无因次化处理后的流动控制方程并给定初始条件和边界条件，确定不同时刻的基质块内压力分布；根据不同时刻的所述基质块内压力分布确定基质块流向天然裂缝的瞬时流量；根据不同时刻的所述基质块流向天然裂缝的瞬时流量确定无因次形状因子随无因次时间的变化方程；改变所述非线性渗流方程中的非线性渗流参数以及所述压敏特性方程中的基质压敏系数，得到参数变化后的非线性渗流方程和参数变化后的压敏特性方程，令所述参数变化后的非线性渗流方程为当前所述非线性渗流方程，所述参数变化后的压敏特性方程为当前所述压敏特性方程，并返回步骤“基于当前所述非线性渗流方程和当前所述压敏特性方程构建表征页岩基质内流体流动的流动控制方程”，得到预设个数的所述无因次形状因子随无因次时间的变化方程；将所述预设个数的所述无因次形状因子随无因次时间的变化方程中除无因次时间之外的数据关于对应的非线性渗流参数和压敏参数进行拟合，得到拟合公式中参数关于非线性渗流参数和压敏参数的表达式，进而得到拟合后的无因次形状因子随无因次时间的变化方程，利用所述拟合后的无因次形状因子随无因次时间的变化方程描述页岩基质与天然裂缝间非稳态窜流。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述页岩岩心得到页岩基质的非线性渗流方程和页岩的压敏特性方程，具体包括：基于页岩岩心渗流实验确定所述页岩基质的非线性渗流方程；根据页岩基质块渗透率与压力的关系确定所述压敏特性方程。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述页岩基质的非线性渗流方程的表达式为：式中，v为渗流速度；k
m
为基质渗透率；μ为流体粘度；为压力梯度；a和b为非线性渗流参数；所述压敏特性方程的表达式为：式中，k
m0
为基质的初始渗透率，即压力为p
m0
时的渗透率；p为压力；p
m0
为基质的初始压力；为基质压敏系数。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述基于当前所述非线性渗流方程和当前所述压敏特性方程构建表征页岩基质内流体流动的流动控制方程并对所述流动控制方程
进行无因次化处理，得到无因次化处理后的流动控制方程，具体包括：联立所述非线性渗流方程、所述压敏特性方程和经典的连续性方程，得到所述流动控制方程；采用压力无因次化处理公式、时间无因次化处理公式和位置无因次化处理公式对压力、时间和位置坐标进行无因次化处理；根据无因次化处理后的压力、无因次化处理后的时间和无因次化处理后的位置坐标和所述流动控制方程确定无因次化处理后的流动控制方程。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述无因次化处理后的流动控制方程的表达式为：式中，p
D
、t
D
和x
D
分别为无因次压力、无因次时间和无因次位置；L为基质块长度；为无因次压力梯度。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述无...

【专利技术属性】
技术研发人员：王森，柳静雨，向杰，冯其红，于家义，葛雯，王艺淳，秦林，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：