(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210603203.4 (22)申请日 2022.05.30 (71)申请人 西安石油大 学 地址 710065 陕西省西安市雁塔区电子城 街道电子二路东段18号 (72)发明人 湛杰　马先林　徐建平　袁士宝　 聂向荣　任龙　景成　罗向荣　 (74)专利代理 机构 西安通大专利代理有限责任 公司 6120 0 专利代理师 姚咏华 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06K 9/62(2022.01) G06F 17/10(2006.01) G01N 15/08(2006.01) (54)发明名称 基于页岩孔隙性质及结构特征的表观渗透 率预测方法及系统 (57)摘要 本发明公开了基于页岩孔隙性质及结构特 征的表观 渗透率预测方法及系统， 预测方法包括 如下过程： 针对页岩储层孔隙截面几何形态多样 性进行归一化校正， 得到孔隙等效直径； 基于孔 隙性质的差异， 利用孔隙等效直径对页岩中有机 孔隙和无机孔隙孔径演化进行差异化定量表征， 得到有机孔隙、 无机孔隙实时等效半径； 针对页 岩多尺度孔隙结构特征采用分形理论进行传输 模型粗化， 利用有机孔隙、 无机孔隙实时等效半 径， 建立有机、 无机毛管束表观渗透率模 型； 通过 有机质含量占比对已建立的有机、 无机毛管束表 观渗透率模型进行加权得到页岩综合表观渗透 率预测模型。 本发明能够提高现有理论计算方法 的精度， 降低气藏产能预测的不确定性。 权利要求书4页 说明书8页 CN 115017691 A 2022.09.06 CN 115017691 A 1.基于页岩孔隙性质及结构特 征的表观渗透率预测方法， 其特 征在于， 包括如下 过程： 针对页岩储层孔隙截面几何形态多样性进行归一化校正， 将截面为非圆形孔隙校正为 圆形孔隙， 得到孔隙等效直径； 基于孔隙性质的差异， 利用孔隙等效直径对页岩中有机孔隙和无机孔隙孔径演化进行 差异化定量表征， 得到有机孔隙实时等效半径和无机孔隙实时等效半径； 针对页岩多尺度孔隙结构特征采用分形理论进行传输模型粗化， 利用有机孔隙实时等 效半径和无机孔隙实时等效半径， 建立有机毛 管束表观渗透率模型和无机毛 管束表观渗透 率模型； 通过有机质含量占比对已建立的有机毛管束表观渗透率模型和无机毛管束表观渗透 率模型进 行加权得到页岩综合表观渗透率预测模型， 通过页岩综合表观渗透率预测模型预 测页岩表 观渗透率。 2.根据权利要求1所述的基于页岩孔隙性质及结构特征的表观渗透率预测方法， 其特 征在于， 所述 孔隙等效直径Dequ如下： Dequ＝γD 其中， γ为校正因子， 孔隙截面为圆形时γ＝1， 孔隙截面为正方形时γ＝1.094， 孔隙 截面为等边三角形时γ＝1.186； D： 孔隙特 征长度， 单位 为m。 3.根据权利要求1所述的基于页岩孔隙性质及结构特征的表观渗透率预测方法， 其特 征在于， 有机孔隙实时等效半径 rp_org如下： rp_org＝rin+drdis+drpm‑ra 无机孔隙实时等效半径 rp_inorg如下： rp_inorg＝rin‑δorg+drpm 式中， rin为初始孔隙等效半径(Dequ/2)， 单位为m； Dequ为孔隙等效直径， 单位为m； drdis为 基质收缩引起的孔隙半径变化， 单位为m； drpm为应力敏感引起的孔隙半径变化， 单位为m； ra 为吸附层厚度， 单位 为m； δorg为水膜层厚度， 单位 为m。 4.根据权利要求3所述的基于页岩孔隙性质及结构特征的表观渗透率预测方法， 其特 征在于： 基质收缩引起的孔隙半径变化drdis计算公式如下： 应力敏感引起的孔隙半径变化drpm计算公式如下： 吸附层厚度ra计算公式如下： ra＝ppdm/(pL+pp)； 水膜层厚度 δorg计算公式如下： 式中， Φint为初始孔隙度； εL为Langmuir应变； pL为Langmuir压力， 单位为Pa； pin为初始 孔隙压力， 单位为Pa； pp为实时孔隙压力， 单位为Pa； αf为页岩孔隙的Biot系数； αm为页岩基权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 115017691 A 2质的Biot系数； s为页岩基质特征长度， 单位为m； Kn为页岩孔隙平均方向刚度， Pa/m； Em为页 岩基质杨氏模量， 单位 为Pa； dm为气体分子直径， 单位 为m； sw为含水饱和度。 5.根据权利要求1所述的基于页岩孔隙性质及结构特征的表观渗透率预测方法， 其特 征在于： 所述有机毛管束表 观渗透率模型如下： 式中， Ka_org为有机毛管束表观渗透率， 单位为m2； i表示不同截面孔隙类别， 截面孔隙类 别包括圆形截面、 三角形截面和正方形截面； n为页岩中的不同截面孔隙类别总数， 1≤n≤ 3； ωi_org为不同截面有机孔隙占比； 为不同截面 孔隙页岩有机毛管束表 观渗透率。 6.根据权利要求5所述的基于页岩孔隙性质及结构特征的表观渗透率预测方法， 其特 征在于： 不同截面 孔隙页岩有机毛管束表 观渗透率 如下： 式中， μ为气体粘度， Pa.s； L0为毛管长度； Qi_org为有机毛管束体积流量； Δp为页岩两端 的压差； Ai为多孔介质截面积； ε为页岩中有机质含量占比； 其中， 式中， Dmax为孔隙特征长度上限， 单位为m； Df为孔隙尺寸分形因子； Dmin为孔隙特征长度 下限， 单位为m； ‑dN为在[D,D+dD]之间的某截面孔隙总数； D为孔隙特征长度， 单位为m； q (rp_org)单根有机毛管体积流量， 单位为m3/s； R为气体 常数； T为温度， 单位为K； M为气体 分子 质量； ρavg为平均气体密度， 所述平均气体密度为毛管进口端和出口端气体密度的算术平 均， 单位为K g/m3； Pavg为毛管平均 压力， 所述毛管平均压力为毛管进口端和出口端压力的算 术平均， 单位为P a； α 为切向动量调节系 数； rp_org为有机孔隙实时等效半径， 单位为m； rin为 初始孔隙等效半径(Dequ/2)， 单位 为m； Φint为初始孔隙度。权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 115017691 A 3