本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種徑向流條件下不同水合物飽和度時的氣水相對滲透率測定方法，其在人工合成CH4水合物的基礎(chǔ)上，結(jié)合多孔介質(zhì)模型徑向驅(qū)替實驗，實現(xiàn)了對不同水合物飽和度狀態(tài)下徑向流時的氣水相對滲透率的測量。包括以下步驟：制備并測量多孔介質(zhì)模型的孔隙度和滲透率，將一定體積的含水合物生成誘導(dǎo)劑水溶液和CH4注入多孔介質(zhì)模型中生成不同CH4水合物飽和度下的多孔介質(zhì)模型，按一定流量將N2和水恒速注入多孔介質(zhì)模型中，分別測量穩(wěn)定后N2和水的流量以及注入端和出口端的壓力，根據(jù)所測量的流量和壓力數(shù)據(jù)計算氣水相對滲透率。本發(fā)明專利技術(shù)實用性強，能夠反映實際開采條件下的氣水流動狀態(tài)，為更好地認(rèn)識天然氣水合物藏中的氣水流動規(guī)律提供幫助。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及一種徑向流條件下不同水合物飽和度時的氣水相對滲透率測定方法，屬于天然氣水合物資源開發(fā)領(lǐng)域。
技術(shù)介紹
天然氣水合物分布廣泛，儲量大、能量密度高，是重要的新型能源。隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，水合物資源的開發(fā)利用得到了普遍關(guān)注。目前，水合物藏的開采主要包括降壓法、注熱法、注化學(xué)劑法和氣體置換法等幾種模式。水合物開采時，儲層中的流動為氣水兩相滲流。作為重要的物性參數(shù)之一，滲透率對水合物藏在開采過程中的產(chǎn)氣和產(chǎn)水等動態(tài)變化特征有決定性影響。然而目前對天然氣水合物藏的研究較少，且研究的焦點主要放在開發(fā)方式的選擇上，對于天然氣水合物藏中的氣水相對滲透率曲線仍然簡單地沿用油氣田開發(fā)經(jīng)典理論中的相對滲透率模型，但在水合物藏開采過程中，水合物的飽和度不斷發(fā)生變化，不同水合物飽和度下氣水相滲規(guī)律有很大不同，此外，實際水合物儲層中的氣水流動為徑向流，而目前滲透率都在一維線性流的基礎(chǔ)上測定，因此目前的研究結(jié)果與實際開發(fā)動態(tài)可能存在較大出入，不能反映實際流體的流動狀態(tài)。綜上可知目前尚缺少一種有效的氣水相對滲透率的實驗測定方法，這嚴(yán)重制約了對天然氣水合物藏中氣水流動規(guī)律的認(rèn)識及相關(guān)研究。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)提供了一種不同水合物飽和度下氣水相對滲透率測定方法，在人工合成CH4水合物的基礎(chǔ)上，使用N2作為驅(qū)替氣體，結(jié)合多孔介質(zhì)模型徑向流驅(qū)替實驗，實現(xiàn)了對不同水合物飽和度狀態(tài)下氣水相對滲透率的測量。研究表明，使用N2作為驅(qū)替氣體，能夠避免氣水兩相滲流過程中導(dǎo)致的CH4水合物分解或形成，保證測量結(jié)果的可靠性。本專利技術(shù)實用性強，可以反映真實天然氣水合物藏中的氣水滲流規(guī)律，對于認(rèn)識天然氣水合物藏中的氣水流動規(guī)律，提高不同開發(fā)方式研究結(jié)果的可靠性具有重要意義。本法明的具體方法為：(1)制備多孔介質(zhì)模型：將50-100目的石英砂洗凈并用蒸餾水清洗3-5次，晾干之后填入反應(yīng)釜，逐層夯實，形成致密均勻的多孔介質(zhì)模型，并稱量多孔介質(zhì)模型的質(zhì)量m0；(2)測量多孔介質(zhì)模型的孔隙度：將真空泵保持負(fù)壓0.1MPa，對多孔介質(zhì)模型抽真空1-3小時，將蒸餾水以0.5-10mL/min的速度注入模型，見水后繼續(xù)注入1.5-2.5PV的蒸餾水，待出口端水流速度穩(wěn)定后，記錄此時蒸餾水的累積注入體積V1和累積產(chǎn)出體積V2，由式①和式②，根據(jù)模型尺寸計算模型孔隙度φVp=V1-V2-πhRw2]]>①φ=Vpπh(Re2-Rw2)]]>②式中，φ為多孔介質(zhì)模型孔隙度，小數(shù)；Vp為多孔介質(zhì)模型孔隙體積，cm3；V1為蒸餾水的累積注入體積，mL；V2為蒸餾水的累積產(chǎn)出體積，mL；Re為多孔介質(zhì)模型外徑，cm；Rw為多孔介質(zhì)模型中模擬井內(nèi)徑，cm；h為多孔介質(zhì)模型高度，cm；(3)測量多孔介質(zhì)模型徑向流條件下的絕對滲透率：以0.5-10mL/min的速度向多孔介質(zhì)模型中注入蒸餾水，待出口端水流速度穩(wěn)定后，測量注入端壓力p1、出口端壓力p2、水流量q，由式③，計算模型絕對滲透率kaka=qμwln(Re/Rw)2πh(p1-p2)]]>③式中，ka為多孔介質(zhì)模型的絕對滲透率，μm2；q為水流量，mL/s；μw為蒸餾水粘度，mPa﹒s；p1為多孔介質(zhì)模型注入端壓力，10-1MPa；p2為多孔介質(zhì)模型出口端壓力，10-1MPa；(4)生成含水合物多孔介質(zhì)：用含水合物生成誘導(dǎo)劑SDS或THF-SDS的水溶液以0.5-10mL/min的速度驅(qū)替模型中的蒸餾水，當(dāng)注入量為1.2-1.5PV，注入結(jié)束，并關(guān)閉出口閥，繼續(xù)注入至預(yù)定壓力pset，所述pset范圍為7-10MPa；將CH4壓縮至所述預(yù)定壓力，打開出口閥，保持出口端壓力為所述預(yù)定壓力，以0.5-10mL/min的速度將CH4注入多孔介質(zhì)模型，達(dá)到預(yù)定注入量0.05-0.50PV后，關(guān)閉出口閥，并記錄此時模型壓力ps、環(huán)境溫度Ts和累積產(chǎn)出水的體積V3，將模型環(huán)境溫度降至1-4℃，開始水合物的生成過程，并記錄模型溫度、壓力變化，待體系壓力不再發(fā)生變化后，CH4水合物生成過程結(jié)束；(5)計算水合物飽和度：打開出口閥，將壓力保持在5MPa-8MPa，以0.5-10mL/min的速度將蒸餾水注入多孔介質(zhì)模型，待出口端速度穩(wěn)定后，記錄此階段累積注入水體積V5、累積產(chǎn)出水體積V4以及在大氣壓p0和室內(nèi)溫度T0下CH4的累積產(chǎn)出體積V6，由式④，將產(chǎn)出CH4體積轉(zhuǎn)換為溫度為Ts，壓力為ps時的體積V7V7=p0V6ZsTspsZ0T0]]>④式中，V7為產(chǎn)出CH4在溫度為Ts，壓力為ps時的體積；V6為產(chǎn)出CH4在溫度為T0，壓力為p0時的體積，mL；T0為室內(nèi)溫度，K；Ts為多孔介質(zhì)模型的環(huán)境溫度，K；p0為大氣壓力，Pa；ps為多孔介質(zhì)模型壓力，Pa；Z0為溫度為T0，壓力為p0時CH4的壓縮因子；Zs為溫度為Ts，壓力為ps時CH4的壓縮因子，由式⑤，計算生成的水合物飽和度SHSH=V3-(V5-V4-V7)Vp]]>⑤式中，SH為CH4水合物飽和度，小數(shù)；V3為所述步驟(4)中累積產(chǎn)出水體積，mL；V4為所述步驟(5)中累積產(chǎn)出水體積，mL；V5為所述步驟(5)累積注入水體積，mL；(6)測量一定氣水飽和度時的氣水徑向流條件下的有效滲透率：將N2和蒸餾水以10:1的比例恒速注入多孔介質(zhì)模型中，待出口端速度穩(wěn)定后，分別測量此時多孔介質(zhì)模型環(huán)境溫度Tm，注入端壓力p3、出口端壓力p4，水的流量qw，大氣壓p0和室內(nèi)溫度T0下N2的流量qg及含水多孔介質(zhì)模型的質(zhì)量m1，由式⑥、式⑦、式⑧和式⑨，分別計算此時水相飽和度Sw，氣相飽和度Sg，水相有效滲透率kw，氣相有效滲透率kgSw=m1-m0Vpρw]]>⑥Sg＝1-Sw⑦kw=qwμwln(Re/Rw)2πh(p3-p4)]]>⑧kg=qgp0μgZmTmln(Re/Rw)πh(p32-p42)Z1T0]]>⑨式中，Sw為水相飽和度，小數(shù)；m0為多孔介質(zhì)模型的質(zhì)量，g；m1為含水多孔介質(zhì)模型的質(zhì)量，g；ρw為蒸餾水密度，g/cm3；Sg為氣相飽和度，小數(shù)；kw為水相有效滲透率，μm2；qw為水流量，mL/s；p3為多孔介質(zhì)模型注入端壓力，10-1MPa；p4為多孔介質(zhì)模型出口端壓力，10-1MPa；kg為氣相有效滲透率，μm2；qg為溫度為T0，氣壓為p0時N2的流量，mL/s；Tm為多孔介質(zhì)模型的環(huán)境溫度，K；μg為溫度為Tm，壓力為(p3+p4)/2時N2的粘度，mPa﹒s；Z1為溫度為T0，壓力為p0時N2的壓縮因子；Zm為溫度為Tm，壓力為(p本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點】
一種徑向流條件下不同水合物飽和度時的氣水相對滲透率測定方法，其特征在于，包括以下順序和步驟：(1)制備多孔介質(zhì)模型：將50?100目的石英砂洗凈并用蒸餾水清洗3?5次，晾干之后填入反應(yīng)釜，逐層夯實，形成致密均勻的多孔介質(zhì)模型，并稱量多孔介質(zhì)模型的質(zhì)量m0；(2)測量多孔介質(zhì)模型的孔隙度：將真空泵保持負(fù)壓0.1MPa，對多孔介質(zhì)模型抽真空1?3小時，將蒸餾水以0.5?10mL/min的速度注入模型，見水后繼續(xù)注入1.5?2.5PV的蒸餾水，待出口端水流速度穩(wěn)定后，記錄此時蒸餾水的累積注入體積V1和累積產(chǎn)出體積V2，由式①和式②，根據(jù)模型尺寸計算模型孔隙度φVp=V1-V2-πhRw2]]>???????????????????①φ=Vpπh(Re2-Rw2)]]>??????????????????②式中，φ為多孔介質(zhì)模型孔隙度，小數(shù)；Vp為多孔介質(zhì)模型孔隙體積，cm3；V1為蒸餾水的累積注入體積，mL；V2為蒸餾水的累積產(chǎn)出體積，mL；Re為多孔介質(zhì)模型外徑，cm；Rw為多孔介質(zhì)模型中模擬井內(nèi)徑，cm；h為多孔介質(zhì)模型高度，cm；(3)測量多孔介質(zhì)模型徑向流條件下的絕對滲透率：以0.5?10mL/min的速度向多孔介質(zhì)模型中注入蒸餾水，待出口端水流速度穩(wěn)定后，測量注入端壓力p1、出口端壓力p2、水流量q，由式③，計算模型絕對滲透率kaka=qμwln(Re/Rw)2πh(p1-p2)]]>??????????????????③式中，ka為多孔介質(zhì)模型的絕對滲透率，μm2；q為水流量，mL/s；μw為蒸餾水粘度，mPa﹒s；p1為多孔介質(zhì)模型注入端壓力，10?1MPa；p2為多孔介質(zhì)模型出口端壓力，10?1MPa；(4)生成含水合物多孔介質(zhì)：用含水合物生成誘導(dǎo)劑SDS或THF?SDS的水溶液以0.5?10mL/min的速度驅(qū)替模型中的蒸餾水，當(dāng)注入量為1.2?1.5PV，注入結(jié)束，并關(guān)閉出口閥，繼續(xù)注入至預(yù)定壓力pset，所述pset范圍為7?10MPa；將CH4壓縮至所述預(yù)定壓力，打開出口閥，保持出口端壓力為所述預(yù)定壓力，以0.5?10mL/min的速度將CH4注入多孔介質(zhì)模型，達(dá)到預(yù)定注入量0.05?0.50PV后，關(guān)閉出口閥，并記錄此時模型壓力ps、環(huán)境溫度Ts和累積產(chǎn)出水的體積V3，將模型環(huán)境溫度降至1?4℃，開始水合物的生成過程，并記錄模型溫度、壓力變化，待體系壓力不再發(fā)生變化后，CH4水合物生成過程結(jié)束；(5)計算水合物飽和度：打開出口閥，將壓力保持在5MPa?8MPa，以0.5?10mL/min的速度將蒸餾水注入多孔介質(zhì)模型，待出口端速度穩(wěn)定后，記錄此階段累積注入水體積V5、累積產(chǎn)出水體積V4以及在大氣壓p0和室內(nèi)溫度T0下CH4的累積產(chǎn)出體積V6，由式④，將產(chǎn)出CH4體積轉(zhuǎn)換為溫度為Ts，壓力為ps時的體積V7V7=p0V6ZsTspsZ0T0]]>??????????????????④式中，V7為產(chǎn)出CH4在溫度為Ts，壓力為ps時的體積；V6為產(chǎn)出CH4在溫度為T0，壓力為p0時的體積，mL；T0為室內(nèi)溫度，K；Ts為多孔介質(zhì)模型的環(huán)境溫度，K；p0為大氣壓力，Pa；ps為多孔介質(zhì)模型壓力，Pa；Z0為溫度為T0，壓力為p0時CH4的壓縮因子；Zs為溫度為Ts，壓力為ps時CH4的壓縮因子，由式⑤，計算生成的水合物飽和度SHSH=V3-(V5-V4-V7)Vp]]>??????????????????⑤式中，SH為CH4水合物飽和度，小數(shù)；V3為所述步驟(4)中累積產(chǎn)出水體積，mL；V4為所述步驟(5)中累積產(chǎn)出水體積，mL；V5為所述步驟(5)累積注入水體積，mL；(6)測量一定氣水飽和度時的氣水徑向流條件下的有效滲透率：將N2和蒸餾水以10:1的比例恒速注入多孔介質(zhì)模型中，待出口端速度穩(wěn)定后，分別測量此時多孔介質(zhì)模型環(huán)境溫度Tm，注入端壓力p3、出口端壓力p4，水的流量qw，大氣壓p0和室內(nèi)溫度T0下N2的流量qg及含水多孔介質(zhì)模型的質(zhì)量m1，由式⑥、式⑦、式⑧和式⑨，分別計算此時水相飽和度Sw，氣相飽和度Sg，水相有效滲透率kw，氣相有效滲透率kgSw=m1-m0Vpρw]]>??????????????????⑥Sg＝1?Sw??????????????????⑦kw=qwμwln(Re/Rw)2πh(p3-p4)]]>??????????????????⑧kg=qgp0μgZmTmln(Re/Rw)πh(p32-p42)Z1T0]]>??????????????????⑨式中，Sw為水相飽和度，小數(shù)；m0為多孔介質(zhì)模型的質(zhì)量，g；m1為含水多孔介質(zhì)模型的質(zhì)量，g；ρw為蒸餾水密度，g/cm3；Sg為氣相飽和度，小數(shù)；kw為水相有效滲透率...
【技術(shù)特征摘要】
1.一種徑向流條件下不同水合物飽和度時的氣水相對滲透率測定方法，其特征在于，包
括以下順序和步驟：
(1)制備多孔介質(zhì)模型：將50-100目的石英砂洗凈并用蒸餾水清洗3-5次，晾干之后
填入反應(yīng)釜，逐層夯實，形成致密均勻的多孔介質(zhì)模型，并稱量多孔介質(zhì)模型的質(zhì)量m0；
(2)測量多孔介質(zhì)模型的孔隙度：將真空泵保持負(fù)壓0.1MPa，對多孔介質(zhì)模型抽真空
1-3小時，將蒸餾水以0.5-10mL/min的速度注入模型，見水后繼續(xù)注入1.5-2.5PV的蒸餾水，
待出口端水流速度穩(wěn)定后，記錄此時蒸餾水的累積注入體積V1和累積產(chǎn)出體積V2，由式①和
式②，根據(jù)模型尺寸計算模型孔隙度φ
Vp=V1-V2-πhRw2]]>①
φ=Vpπh(Re2-Rw2)]]>②
式中，φ為多孔介質(zhì)模型孔隙度，小數(shù)；Vp為多孔介質(zhì)模型孔隙體積，cm3；V1為蒸餾
水的累積注入體積，mL；V2為蒸餾水的累積產(chǎn)出體積，mL；Re為多孔介質(zhì)模型外徑，cm；
Rw為多孔介質(zhì)模型中模擬井內(nèi)徑，cm；h為多孔介質(zhì)模型高度，cm；
(3)測量多孔介質(zhì)模型徑向流條件下的絕對滲透率：以0.5-10mL/min的速度向多孔介
質(zhì)模型中注入蒸餾水，待出口端水流速度穩(wěn)定后，測量注入端壓力p1、出口端壓力p2、水流
量q，由式③，計算模型絕對滲透率kaka=qμwln(Re/Rw)2πh(p1-p2)]]>③
式中，ka為多孔介質(zhì)模型的絕對滲透率，μm2；q為水流量，mL/s；μw為蒸餾水粘度，
mPa﹒s；p1為多孔介質(zhì)模型注入端壓力，10-1MPa；p2為多孔介質(zhì)模型出口端壓力，10-1MPa；
(4)生成含水合物多孔介質(zhì)：用含水合物生成誘導(dǎo)劑SDS或THF-SDS的水溶液以
0.5-10mL/min的速度驅(qū)替模型中的蒸餾水，當(dāng)注入量為1.2-1.5PV，注入結(jié)束，并關(guān)閉出口閥，
繼續(xù)注入至預(yù)定壓力pset，所述pset范圍為7-10MPa；將CH4壓縮至所述預(yù)定壓力，打開出口
閥，保持出口端壓力為所述預(yù)定壓力，以0.5-10mL/min的速度將CH4注入多孔介質(zhì)模型，達(dá)
到預(yù)定注入量0.05-0.50PV后，關(guān)閉出口閥，并記錄此時模型壓力ps、環(huán)境溫度Ts和累積產(chǎn)出
水的體積V3，將模型環(huán)境溫度降至1-4℃，開始水合物的生成過程，并記錄模型溫度、壓力
變化，待體系壓力不再發(fā)生變化后，CH4水合物生成過程結(jié)束；
(5)計算水合物飽和度：打開出口閥，將壓力保持在5MPa-8MPa，以0.5-10mL/min的
速度將蒸餾水注入多孔介質(zhì)模型，待出口端速度穩(wěn)定后，記錄此階段累積注入水體積V5、累
\t積產(chǎn)出水體積V4以及在大氣壓p0和室內(nèi)溫度T0下CH4的累積產(chǎn)出體積V6，由式④，將產(chǎn)出
CH4體積轉(zhuǎn)換為溫度為Ts，壓力為ps時的體積V7V7=p0V6ZsTspsZ0T0]]>④
式中，V7為產(chǎn)出CH4在溫度為Ts，壓力為ps時的體積；V6為產(chǎn)出CH4在溫度為T0，壓力
為p0時的體積，mL；T0為室內(nèi)溫度，K；Ts為多孔介質(zhì)模型的環(huán)境溫度，K；p0為大氣壓力，
Pa；ps為多孔介質(zhì)模型壓力，Pa；Z0為溫度為T0，壓力為p0時CH4的壓縮因子；Zs為溫度為
Ts，壓力為ps時CH4的壓縮因子，
由式⑤，計算生成的水合物飽和度SHSH=V3-(V5-V4-V7)Vp]]>⑤
式中，SH為CH4水合物飽和度，小數(shù)；V3為所述步驟(4)中累積產(chǎn)出水體積，mL；V4為所述步驟(5)中累積產(chǎn)出水體積，mL；V5為所述步驟(5)累積注入水體積，mL；
(6)測量一定氣水飽和度時的氣水徑...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：侯健，夏志增，劉永革，陸努，李淑霞，杜慶軍，劉曉宇，劉璟垚，王文斌，
申請(專利權(quán))人：中國石油大學(xué)華東，
類型：發(fā)明
國別省市：山東;37
還沒有人留言評論。發(fā)表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。