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原文传递一种基于直毛管模型的弱胶结砂岩渗透率评估方法

专利名称：	一种基于直毛管模型的弱胶结砂岩渗透率评估方法
摘要：	本发明公开了一种基于直毛管模型的弱胶结砂岩渗透率评估方法。本发明在钻取的实际地层中弱胶结砂岩岩芯的基础上，通过渗流实验得到了砂岩在渗流过程中的实时渗透率；建立了弱胶结砂岩稳定渗流阶段和渗流突变阶段的渗透率方程，揭示弱胶结砂岩渗透性数量级增大的规律，弥补了目前对弱胶结砂岩渗流规律的研究空白；通过实测值对推导出的直毛管模型中渗透率的理论评价值进行修正和验证，有效地提高了渗透率方程的准确性。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	山西;14
申请人：	太原理工大学
发明人：	刘钦;牛小红;孙亚军
专利状态：	有效
申请日期：	2019-07-25T00:00:00+0800
发布日期：	2019-11-12T00:00:00+0800
申请号：	CN201910677978.4
公开号：	CN110441205A
代理机构：	太原市科瑞达专利代理有限公司
代理人：	申艳玲
分类号：	G01N15/08(2006.01);G;G01;G01N;G01N15
申请人地址：	030024山西省太原市万柏林区迎泽西大街79号
主权项：	1.一种基于直毛管模型的弱胶结砂岩渗透率评估方法，其特征在于包括以下步骤： S01：在弱胶结沉积地层中钻取弱胶结砂岩岩芯； S02：选取部分弱胶结砂岩岩芯试样进行渗流实验测试，根据达西渗流定律，对渗透率进行实时观测； S03：将复杂多变的弱胶结砂岩的孔隙结构简化为一束束笔直平行的、直径相同的毛管，构建该弱胶结砂岩的直毛管模型； S04：在达西渗流定律及直毛管渗流公式的基础上，推导出直毛管模型中渗透率的理论评价值； S05：根据S02中渗透率实验的实测值对S04中的理论评价值进行修正。 2.根据权利要求1所述的基于直毛管模型的弱胶结砂岩渗透率评估方法，其特征在于：S01中钻取的弱胶结砂岩为中粒砂岩，粒径为0.25～0.5mm；中粒砂岩各微观结构参数连续分布且制样成功率较其它粒度的砂岩高，且能够代表弱胶结砂岩的微观结构特征。 3.根据权利要求1所述的基于直毛管模型的弱胶结砂岩渗透率评估方法，其特征在于：所述S02中弱胶结砂岩岩样选用外径32mm、内径25mm的开孔器进行岩样的干法制备，再利用台式取芯钻机将岩石制备成直径为25mm，长40mm 的标准圆柱体试样50块；渗流实验的样品是从50块岩样中选取20块直径大于24mm且长度在10mm以上的岩样进行测试。 4.根据权利要求1所述的基于直毛管模型的弱胶结砂岩渗透率评估方法，其特征在于：所述S02中弱胶结砂岩样多孔介质均匀分布，且水流在砂岩内部的渗流符合层流渗透定律，实验过程满足达西渗流定律；且弱胶结砂岩样的平均粒径为200μm，雷诺系数远小于1。 5.根据权利要求1所述的基于直毛管模型的弱胶结砂岩渗透率评估方法，其特征在于：所述S02渗流实验测试的参数设置如下：围压、轴压均为2.5 MPa；水流的注入压力为0.45MPa。 6.根据权利要求1所述的基于直毛管模型的弱胶结砂岩渗透率评估方法，其特征在于：所述S02渗流实验测试过程中，当渗流系统达到稳定状态后要进行动水扰动；动水扰动渗流过程中水流流速设定为三个挡，分别为：0.5mL/min、0.8mL/min和1mL/min，每档注入时间均为10min，并依次交替往复注入，共进行两个周期。 7.根据权利要求1所述的基于直毛管模型的弱胶结砂岩渗透率评估方法，其特征在于：所述S02中，根据实时观测的渗透率将弱胶结砂岩的渗流实验过程分为三个阶段，分别为饱和渗流阶段、稳定渗流阶段和渗流突变阶段。 8.根据权利要求7所述的基于直毛管模型的弱胶结砂岩渗透率评估方法，其特征在于：弱胶结砂岩的饱和渗流阶段，砂岩遇水后，砂岩中的黏土矿物逐渐吸水膨胀并堵塞喉道，导致砂岩饱和前初始渗透性较强，完全饱和后渗透性迅速下降；在稳定渗流阶段，砂岩充分饱和吸水后，岩体内矿物颗粒充分与水岩作用进而达到结构平衡状态，渗透系数也达到相对稳定状态，虽有波动但变化幅度小于0.0002m/d；在动水扰动条件下，弱胶结砂岩进入渗流突变阶段，渗透系数发生了突变。 9.根据权利要求1所述的基于直毛管模型的弱胶结砂岩渗透率评估方法，其特征在于：所述S03中，在建立弱胶结砂岩直毛管模型之前，需要对直毛管模型做如下假设：a. 水流在直毛管中作一维流动；b. 每根毛管直径相同，渗流特征一致；c. 直毛管均匀规则分布；所述直毛管模型是由平行的且直径均为的直毛管构成，直毛管在模型中均匀等距分布。 10.根据权利要求1所述的基于直毛管模型的弱胶结砂岩渗透率评估方法，其特征在于：直毛管模型中渗透率理论评价值的修正针对稳定渗流阶段和渗流突变阶段；弱胶结砂岩稳定渗流阶段渗透率理论公式修正为：弱胶结砂岩渗流突变阶段渗透率理论公式修正为：式中：k1—弱胶结砂岩稳定渗流阶段的渗透率，m/d；k2—弱胶结砂岩渗流突变阶段的渗透率，m/d；φ为孔隙度；为弱胶结砂岩的平均孔喉半径，m； β—修正系数，取值为1.5，量纲为1。
所属类别：	发明专利