本發(fā)明涉及油田開發(fā)技術領域，特別是涉及到一種單相流體通過低滲透巖心的非線性滲流特征的表征方法。

背景技術：

目前，在我國石油探明儲量和未動用儲量中，低滲透油藏儲量占了較大的比例，投入開發(fā)的低滲透油藏也越來越多。由于低滲透儲層孔隙幾何形狀的復雜性、流體性質(zhì)的特殊性和同時受到流動條件的制約，使得流體在低滲透儲層中滲流特征不再符合傳統(tǒng)的達西滲流規(guī)律，表現(xiàn)為明顯的非線性滲流特征，同時具有一定的啟動壓力梯度。因此，迫切需要對低滲透油藏甚至是特低滲透油藏中流體的滲流規(guī)律進行深入分析，研究實際滲流過程中的變化特點，建立表征流體通過低滲透儲層滲流過程的非線性表征方法，為分析滲流規(guī)律對油田生產(chǎn)過程及各種經(jīng)濟技術指標提供可靠的研究工具；其次，也需要為低滲透油藏數(shù)值模擬軟件開發(fā)提供可靠的滲流數(shù)學模型。

流體在低滲透巖心中的流動特征明顯不同于中、高滲透油藏油水滲流規(guī)律不再符合傳統(tǒng)的達西滲流規(guī)律，存在一定的啟動壓力梯度同時具有明顯的非線性滲流特征。這種特點在低滲透巖心驅(qū)替實驗和低滲透油藏開發(fā)的實踐中得到證實。上個世紀的二十年代，學者們通過實驗發(fā)現(xiàn)，流體在通過低滲透多孔介質(zhì)時需要克服某個閥門壓力，此后很多學者從實驗過程、低滲透巖心的孔隙結(jié)構(gòu)特征及機理分析等多個角度對低滲透多孔介質(zhì)的非達西滲流進行了一系列的深入研究，建立了擬啟動壓力梯度模型、分段模型和多參數(shù)模型等表征流體通過低滲透油藏的非線性滲流特征。但是上述非線性滲流的表征方法仍存在著較多的問題，如模型參數(shù)物理意義不明確、參數(shù)獲取困難等；然而最主要的問題在于現(xiàn)有的表征方法不能同時表征流體通過低滲透巖心時體現(xiàn)的啟動壓力梯度和非線性流動特征。為此，本發(fā)明提供了一種單相流體通過低滲透巖心時非線性滲流特征的表征方法，從而解決了上述技術難題。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種反映了流體在低滲透巖心滲流時流體的性質(zhì)、巖心的性質(zhì)和流體與巖心孔隙界面之間的相互作用情況的非線性滲流特征的表征方法。

本發(fā)明的目的可通過如下技術措施來實現(xiàn)：單相流體通過低滲透巖心的非線性滲流特征的表征方法，該單相流體通過低滲透巖心的非線性滲流特征的表征方法包括：步驟1， 測量巖心常規(guī)物性參數(shù)；步驟2，測量流體參數(shù)；步驟3，根據(jù)靜態(tài)法測量單相流體通過低滲透巖心的最小啟動壓力梯度；步驟4，實驗測量不同驅(qū)替壓力梯度下流體流量，繪制驅(qū)替壓力梯度與流量的關系曲線；步驟5，擬合驅(qū)替壓力梯度與流量的關系曲線，獲得非線性滲流參數(shù)。

本發(fā)明的目的還可通過如下技術措施來實現(xiàn)：

在步驟1中，測量的巖心常規(guī)物性參數(shù)包括孔隙度、滲透率、巖心橫截面積和巖心長度。

在步驟2中，測量的流體參數(shù)包括流體粘度和體積系數(shù)。

在步驟4中，實驗測量不同驅(qū)替壓力梯度下流體流量，記錄不同驅(qū)替壓力梯度下的壓力和對應的瞬時流量，繪制驅(qū)替壓力梯度與流量的關系曲線。

在步驟5中，擬合驅(qū)替壓力梯度與流量的關系曲線時，所采用的擬合公式為：

式中，Q為不同驅(qū)替壓力梯度下的流量，ml/s；Δp為驅(qū)替壓力，MPa；μ為流體的粘度，mPa/s；A為巖心橫截面積，cm²；k為巖心絕對滲透率，mD；δ₀為流體滲流非線性系數(shù)，無量綱；c為流體滲流非線性系數(shù)，m/MPa；G_min為該單相流體通過低滲透巖心的最小啟動壓力梯度，MPa/m；l為巖心長度，cm。

本發(fā)明中的單相流體通過低滲透巖心的非線性滲流特征的表征方法，涉及石油、天然氣等地下流體在多孔介質(zhì)內(nèi)的滲流理論研究。低滲透儲層中流體滲流具有一定的啟動壓力梯度，同時表現(xiàn)出非線性滲流特征，而現(xiàn)有的非線性滲流的表征方法存在著模型參數(shù)物理意義不明確、參數(shù)獲取困難等問題；然而最主要的問題在于現(xiàn)有的表征方法不能同時表征流體通過低滲透巖心時體現(xiàn)的啟動壓力梯度和非線性流動特征。應用本發(fā)明中提供了單相流體通過低滲透巖心時非線性滲流特征的表征方法，準確描述了單相流體在通過低滲透巖心時不僅具有一定的啟動壓力梯度，同時呈現(xiàn)流體流動過程的非線性滲流特征。

本發(fā)明針對現(xiàn)有的單相流體在低滲透巖心非線性滲流表征方法中存在的技術難題，在獲取巖心及流體物性參數(shù)的基礎上，實驗測量不同驅(qū)替壓力梯度下流體通過巖心的瞬時流量，應用本發(fā)明中提供的非線性滲流模型擬合驅(qū)替壓力梯度與流量的關系曲線，從而獲得兩個表征滲流特征的非線性滲流參數(shù)。這種表征方法克服了現(xiàn)有非線性滲流表征 方法中參數(shù)獲取困難的問題，其主要是解決了單相流體在通過低滲透巖心時體現(xiàn)啟動壓力梯度和非線性特征共存的難題，實際上反映了流體在低滲透巖心滲流時流體的性質(zhì)、巖心的性質(zhì)和流體與巖心孔隙界面之間的相互作用情況，準確描述了單相流體在通過低滲透巖心時不僅具有一定的啟動壓力梯度，同時呈現(xiàn)流體流動過程的非線性滲流特征，為分析滲流規(guī)律對油田生產(chǎn)過程及各種經(jīng)濟技術指標提供可靠的研究工具；其次，為低滲透油藏數(shù)值模擬軟件開發(fā)提供可靠的滲流數(shù)學模型。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的單相流體通過低滲透巖心的非線性滲流特征的表征方法的一具體實施例的流程圖；

圖2為本發(fā)明的一具體實施例中巖心A壓力梯度與流量的實驗數(shù)據(jù)的非線性滲流曲線擬合的示意圖；

圖3為本發(fā)明的一具體實施例中巖心B壓力梯度與流量的實驗數(shù)據(jù)的非線性滲流曲線擬合的示意圖；

圖4為本發(fā)明的一具體實施例中巖心C壓力梯度與流量的實驗數(shù)據(jù)的非線性滲流曲線擬合的示意圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉出較佳實施例，并配合附圖所示，作詳細說明如下。

如圖1所示，圖1為本發(fā)明的單相流體通過低滲透巖心的非線性滲流特征的表征方法的流程圖。

步驟101，測量巖心常規(guī)物性參數(shù)，主要是孔隙度、滲透率、巖心橫截面積和巖心長度.

步驟102，測量流體參數(shù)，主要是流體粘度和體積系數(shù).

步驟103，根據(jù)靜態(tài)法測量單相流體通過低滲透巖心的最小啟動壓力梯度。

步驟104，實驗測量不同驅(qū)替壓力梯度下流體流量，記錄不同驅(qū)替壓力梯度下的壓力和對應的瞬時流量，繪制驅(qū)替壓力梯度與流量的關系曲線。

步驟105，擬合實驗曲線，獲得非線性滲流參數(shù)。應用特定的數(shù)學分析軟件擬合步驟104中繪制的驅(qū)替壓力梯度與流量的關系曲線，所采用的擬合公式：

式中，Q為不同驅(qū)替壓力梯度下的流量，ml/s；Δp為驅(qū)替壓力，MPa；μ為流體的粘度，mPa/s；A為巖心橫截面積，cm²；k為巖心絕對滲透率，mD；δ₀為流體滲流非線性系數(shù)，無量綱；c為流體滲流非線性系數(shù)，m/MPa；G_min為該單相流體通過低滲透巖心的最小啟動壓力梯度，MPa/m；l為巖心長度，cm。

以下為應用本發(fā)明的幾個具體實施例。

實施例1：

在步驟1中，實驗用巖心常規(guī)基本參數(shù)：巖心長度為52mm，直徑25mm，孔隙度0.09、滲透率為1.5mD。

在步驟2中，實驗用模擬油參數(shù)：模擬粘度為2mPa/s，體積系數(shù)為1.1。

在步驟3中，應用靜態(tài)法測量模擬通過低滲透巖心的最小啟動壓力梯度為0.006MPa/m。

在步驟4中，用多功能巖芯驅(qū)替裝置測量穩(wěn)態(tài)壓力梯度－流量關系，繪制驅(qū)替壓力梯度與流量的關系曲線。

在步驟5中，將步驟1-3中獲得的巖心常規(guī)參數(shù)和流體參數(shù)帶入下述公式，并應用該公式擬合步驟4中的驅(qū)替壓力梯度-流量關系曲線。所使用的擬合公式為

Q＝0.000368·(1-δ₀·e^{-c|19.23Δp-0.006|})·(19.23Δp-0.006)

式中，Q為不同驅(qū)替壓力梯度下的流量，ml/s；Δp為驅(qū)替壓力，MPa；δ₀為流體滲流非線性系數(shù)，無量綱；c為流體滲流非線性系數(shù)，m/MPa。

應用上述對步驟4中的驅(qū)替壓力梯度-流量關系曲線進行了擬合，擬合相關系數(shù)大于0.98，擬合得非線性滲流參數(shù)δ₀＝0.91511，c＝13.66m/MPa。

實施例2：

在步驟1中，實驗用巖心常規(guī)基本參數(shù)：巖心長度為69mm，直徑25mm，孔隙度0.15、滲透率為2mD。

在步驟2中，實驗用模擬油參數(shù)：模擬粘度為2mPa/s，體積系數(shù)為1.1。

在步驟3中，應用靜態(tài)法測量模擬通過低滲透巖心的最小啟動壓力梯度為0.002 MPa/m。

在步驟4中，用多功能巖芯驅(qū)替裝置測量穩(wěn)態(tài)壓力梯度－流量關系，繪制驅(qū)替壓力梯度與流量的關系曲線。

在步驟5中，將步驟1-3中獲得的巖心常規(guī)參數(shù)和流體參數(shù)帶入下述公式，并應用該公式擬合步驟4中的驅(qū)替壓力梯度-流量關系曲線。所使用的擬合公式為

Q＝0.000491·(1-δ₀·e^{-c|14.493Δp-0.002|})·(14.493Δp-0.002)

式中，Q為不同驅(qū)替壓力梯度下的流量，ml/s；Δp為驅(qū)替壓力，MPa；δ₀為流體滲流非線性系數(shù)，無量綱；c為流體滲流非線性系數(shù)，m/MPa。

應用上述對步驟4中的驅(qū)替壓力梯度-流量關系曲線進行了擬合，擬合相關系數(shù)大于0.98，擬合得非線性滲流參數(shù)δ₀＝0.93094，c＝9.64m/MPa。

實施例3：

在步驟1中，實驗用巖心常規(guī)基本參數(shù)：巖心長度為127mm，直徑25mm，孔隙度0.11、滲透率為8.25mD。

在步驟2中，實驗用模擬油參數(shù)：模擬粘度為2mPa/s，體積系數(shù)為1.1。

在步驟3中，應用靜態(tài)法測量模擬通過低滲透巖心的最小啟動壓力梯度為0.0016MPa/m。

在步驟4中，用多功能巖芯驅(qū)替裝置測量穩(wěn)態(tài)壓力梯度－流量關系，繪制驅(qū)替壓力梯度與流量的關系曲線。

在步驟5中，將步驟1-3中獲得的巖心常規(guī)參數(shù)和流體參數(shù)帶入下述公式，并應用該公式擬合步驟4中的驅(qū)替壓力梯度-流量關系曲線。所使用的擬合公式為

Q＝0.00202·(1-δ₀·e^{-c|7.874Δp-0.0016|})·(7.874Δp-0.0016)

式中，Q為不同驅(qū)替壓力梯度下的流量，ml/s；Δp為驅(qū)替壓力，MPa；δ₀為流體滲流非線性系數(shù)，無量綱；c為流體滲流非線性系數(shù)，m/MPa。

應用上述對步驟4中的驅(qū)替壓力梯度-流量關系曲線進行了擬合，擬合相關系數(shù)大于0.98，擬合得非線性滲流參數(shù)δ₀＝0.9375，c＝53.44m/MPa。

從圖2-4中明顯可以觀察到模擬油通過低滲透巖心時出現(xiàn)了非線性滲流情況，顯然應用達西線性滲流關系不能準確描述其流動關系；應用擬啟動壓力梯度的表征方法亦無法 描述其非線性流動特征，而本發(fā)明中提供的表征方法可以較為準確的實現(xiàn)從非線性到線性的整個流動過程。