本發(fā)明涉及石油天然氣領域滲流機理研究的滲流竄流量表征方法及實驗設備，尤其是一種簡化研究流程、降低工作量、降低誤差、提高表征精度的雙重介質滲流竄流量表征方法及實驗裝置。

背景技術：

裂縫-基質油氣藏在整個油氣藏資源之中一直占著很大的比例，特別是近幾年伴隨著例如長慶，新疆塔里木等油田中特大低滲超低滲油氣藏的探明，在這類油氣藏的開采過程之中，由于人造和天然裂縫的雙重作用之下，其滲流過程變得很復雜，作為解決這類油氣藏中的滲流過程的雙重介質模型就顯得十分的重要，對于此模型最核心的便是竄流量的表征。

目前關于竄流量的計算以及實驗是基于表達式

所述表達式中：

q為孔隙和裂縫之間的竄流量；α為系數(shù)，由巖塊的特征量和固有屬性決定；ρ₀為流體的密度；μ為流體的粘度；p₂為孔隙之中的壓力；p₁為裂縫之中的壓力。

上述表達式中α由巖塊的特征量和固有屬性決定，并且相關的科研也是圍繞著α的實驗及其解析表達所展開，并且做了大量的工作，較成熟的做法是給出了不同的油藏簡化假設條件之下所對應的α的解析式，但是，這種方法存在天然弊端太大：

1.基于油藏的假設條件太理想化，不能真正反映待開采油氣藏的特征；

2.其中研究過程太復雜，耗費大量的研究精力；

3.結果誤差太大，竄流量的求導考慮因素太少。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種簡化研究流程、降低工作量、降低誤差、提高表征精度的雙重介質滲流竄流量表征方法及實驗裝置。

為實現(xiàn)上述目的而采用的技術方案是這樣的，即一種雙重介質滲流竄流量表征方法，其中，包括如下步驟：

第一步、對油氣藏中所取巖心進行基本數(shù)據(jù)采集，該基本數(shù)據(jù)采集包括巖心滲流參數(shù)的滲透率k、孔隙度φ、束縛水飽和度s_w、巖心的截面積A、巖心的長度L；熱力學參數(shù)的巖心的比熱容C_s、巖心的熱傳導系數(shù)K_s、多粘度流體的比熱容C_l、多粘度流體的熱傳導系數(shù)K_l；以及巖心和多粘度流體的密度ρ_s,ρ_l，多粘度流體的粘度μ_l；

第二步、將第一步中所述巖心裝入實驗裝置的變徑巖心夾持器中，將第一步中所述多粘度流體裝入實驗裝置的供液系統(tǒng)中；

第三步、將第一步中所述巖心的滲透率k、孔隙度φ、束縛水飽和度s_w、巖心的比熱容C_s、巖心的熱傳導系數(shù)K_s、多粘度流體的比熱容C_l、多粘度流體的熱傳導系數(shù)K_l、多粘度流體的粘度μ_l、巖心和多粘度流體的密度ρ_s,ρ_l組成的基本數(shù)據(jù)，該基本數(shù)據(jù)為靜態(tài)數(shù)據(jù)；所述基本數(shù)據(jù)通過統(tǒng)計學理論的主成分分析方法，將基本數(shù)據(jù)中各因素進行組合，每一種組合完成就對應啟動實驗裝置，對實驗裝置的變徑巖心夾持器內的溫度T、壓力p和流量Q數(shù)據(jù)的采集，采集完流量Q之后，對所采集的流量Q進行處理，得到竄流量q_實驗；所采集的溫度T、壓力p和流量Q，以及求出的q_實驗組成動態(tài)數(shù)據(jù)；q_實驗的計算方程為

q_實驗＝Q-q_壓

式中q_壓通過達西定律求得，即式中k:滲透率，A巖心的截面積，L為巖心的長度；

第四步、將第三步中所述的靜態(tài)數(shù)據(jù)與動態(tài)數(shù)據(jù)構建矩陣數(shù)據(jù)表，根據(jù)所研究問題的精度要求的需要，選擇需要的自變量的個數(shù)，如果選擇的是三個變量,該三個變量依次為X₁、X₂、X₃，那么擬合得到竄流量q的表達式，q＝aX₁+bX₂+cX₃，a、b、c為所選變量的擬合參數(shù)值，計算出貢獻值f，即得到竄流量q的表征式。

在上述方法中：不光考慮了上述的流體的密度ρ、粘度μ，以及壓力p，還考慮了巖石的參數(shù)，如滲流參數(shù)，如滲透率k，孔隙度φ，束縛水飽和度s_w熱力學參數(shù)，如巖石的比熱容C_s，巖石的熱傳導系K_s，流體的比熱容C_l，流體的熱傳導系數(shù)K_l，巖石跟流體的基本參數(shù)，如巖石跟流體的密度ρ_s，ρ_l，流體的粘度μ_l，以及實驗條件，溫度T，壓力p。整個方法包含假設很少，對于油氣藏的貼合程度很高，極大程度上減少了非系統(tǒng)誤差對于實驗結果的影響。

為實現(xiàn)上述目的而采用的技術方案是這樣的，即一種雙重介質滲流竄流量表征實驗裝置，其中：包括具有PLC控制片的控制柜，設置在具有PLC控制片的控制柜上的操作面板和顯示器；

與高壓氣源儲存罐通過調壓管連通的變徑巖心夾持器，該變徑巖心夾持器通過流體供給管與多粘度流體儲存罐連通；

在調壓管上設置有壓力泵，在流體供給管上設置有注入泵；

在變徑巖心夾持器的內壁上設置有壓力傳感器和溫度傳感器，與變徑巖心夾持器的內腔底部連通的液位計量器；所述壓力傳感器、溫度傳感器和液位計量器均通過導線與具有PLC控制片的控制柜連接；

所述壓力泵和注入泵均由具有PLC控制片的控制柜控制啟閉。

本發(fā)明由于上述結構而具有的優(yōu)點是：實驗過程之中不用檢測維持系統(tǒng)的參數(shù)變化，減少了實驗過程之中誤差，并且還減少了人工的實驗工作強度；數(shù)據(jù)采集生成自動化程度高，結果精確；不同實驗條件設定簡單，縮短了實驗時間。

附圖說明

本發(fā)明可以通過附圖給出的非限定性實施例進一步說明。

圖1為本發(fā)明的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明：

雙重介質滲流竄流量表征方法，其特征在于，包括如下步驟：

第一步、對油氣藏中所取巖心進行基本數(shù)據(jù)采集，該基本數(shù)據(jù)采集包括巖心滲流參數(shù)的滲透率k、孔隙度φ、束縛水飽和度s_w、巖心的截面積A、巖心的長度L；熱力學參數(shù)的巖心的比熱容C_s、巖心的熱傳導系數(shù)K_s、多粘度流體的比熱容C_l、多粘度流體的熱傳導系數(shù)K_l；以及巖心和多粘度流體的密度ρ_s,ρ_l，多粘度流體的粘度μ_l；

第二步、將第一步中所述巖心裝入實驗裝置的變徑巖心夾持器中，將第一步中所述多粘度流體裝入實驗裝置的供液系統(tǒng)中；

第三步、將第一步中所述巖心的滲透率k、孔隙度φ、束縛水飽和度s_w、巖心的比熱容C_s、巖心的熱傳導系數(shù)K_s、多粘度流體的比熱容C_l、多粘度流體的熱傳導系數(shù)K_l、多粘度流體的粘度μ_l、巖心和多粘度流體的密度ρ_s,ρ_l組成的基本數(shù)據(jù)，該基本數(shù)據(jù)為靜態(tài)數(shù)據(jù)；所述基本數(shù)據(jù)通過統(tǒng)計學理論的主成分分析方法，將基本數(shù)據(jù)中各因素進行組合，每一種組合完成就對應啟動實驗裝置，對實驗裝置的變徑巖心夾持器內的溫度T、壓力p和流量Q數(shù)據(jù)的采集，采集完流量Q之后，對所采集的流量Q進行處理，得到竄流量q_實驗；所采集的溫度T、壓力p和流量Q，以及求出的q_實驗組成動態(tài)數(shù)據(jù)；q_實驗的計算方程為

q_實驗＝Q-q_壓

式中q_壓通過達西定律求得，即式中k:滲透率，A巖心的截面積，L為巖心的長度；

第四步、將第三步中所述的靜態(tài)數(shù)據(jù)與動態(tài)數(shù)據(jù)構建矩陣數(shù)據(jù)表，根據(jù)所研究問題的精度要求的需要，選擇需要的自變量的個數(shù)，如果選擇的是三個變量,該三個變量依次為X₁、X₂、X₃，那么擬合得到竄流量q的表達式，q＝aX₁+bX₂+cX₃，a、b、c為所選變量的擬合參數(shù)值【即a為X₁對應的靜態(tài)數(shù)據(jù)和動態(tài)數(shù)據(jù)中的各因素，同理，b和c分別為X₂和X₃對應的靜態(tài)數(shù)據(jù)和動態(tài)數(shù)據(jù)】，計算出貢獻值f，即得到竄流量q的表征式。

參見附圖1，圖中的雙重介質滲流竄流量表征實驗裝置，其中：包括具有PLC控制片的控制柜1，設置在具有PLC控制片的控制柜1上的操作面板2和顯示器3；

與高壓氣源儲存罐4通過調壓管5連通的變徑巖心夾持器6，該變徑巖心夾持器6通過流體供給管7與多粘度流體儲存罐8連通；

在調壓管5上設置有壓力泵9，在流體供給管7上設置有注入泵10；

在變徑巖心夾持器6的內壁上設置有壓力傳感器11和溫度傳感器12，與變徑巖心夾持器6的內腔底部連通的液位計量器13；所述壓力傳感器11、溫度傳感器12和液位計量器13均通過導線與具有PLC控制片的控制柜1連接；

所述壓力泵9和注入泵10均由具有PLC控制片的控制柜1控制啟閉。在該實施例中，實驗過程之中不用檢測維持系統(tǒng)的參數(shù)變化，減少了實驗過程之中誤差，并且還減少了人工的實驗工作強度；數(shù)據(jù)采集生成自動化程度高，結果精確；不同實驗條件設定簡單，縮短了實驗時間。

為便于控制，上述實施例中，優(yōu)選地：在注入泵10前端的流體供給管7上設置有清水儲存罐14，該清水儲存罐14的出水端設置有控制閥。所述高壓氣源儲存罐4的出氣端設置有控制閥。所述多粘度流體儲存罐8的出液端設置有控制閥，在注入泵10的出口端設置有又一控制閥。所有的控制閥均可采用由具有PLC控制片的控制柜1控制運行的電磁閥。

上述實施例中，涉及的部件均為市場銷售產品。本發(fā)明所述雙重介質為裂縫與基質。

結合上述結構，介紹本發(fā)明上述結構的試驗流程：

第一步、對油氣藏中所取巖心進行基本數(shù)據(jù)采集，該基本數(shù)據(jù)采集包括巖心滲流參數(shù)的滲透率k、孔隙度φ、束縛水飽和度s_w、巖心的截面積A、巖心的長度L；熱力學參數(shù)的巖心的比熱容C_s、巖心的熱傳導系數(shù)K_s、多粘度流體的比熱容C_l、多粘度流體的熱傳導系數(shù)K_l；以及巖心和多粘度流體的密度ρ_s，ρ_l，多粘度流體的粘度μ_l；【將采集的數(shù)據(jù)輸入具有PLC控制片的控制柜1】。

第二步、將第一步中所述巖心裝入實驗裝置的變徑巖心夾持器中，將第一步中所述多粘度流體裝入實驗裝置的供液系統(tǒng)中；

第三步、將第一步中所述巖心的滲透率k、孔隙度φ、束縛水飽和度s_w、巖心的比熱容C_s、巖心的熱傳導系數(shù)K_s、多粘度流體的比熱容C_l、多粘度流體的熱傳導系數(shù)K_l、多粘度流體的粘度μ_l、巖心和多粘度流體的密度ρ_s，ρ_l組成的基本數(shù)據(jù)，該基本數(shù)據(jù)為靜態(tài)數(shù)據(jù)；所述基本數(shù)據(jù)通過統(tǒng)計學理論的主成分分析方法，將基本數(shù)據(jù)中各因素進行組合，每一種組合完成就對應啟動實驗裝置【具有PLC控制片的控制柜1控制壓力泵9和注入泵10開啟，對變徑巖心夾持器6中的巖心供給多粘度流體和高壓氣源?！?，對實驗裝置的變徑巖心夾持器內的溫度T、壓力p和流量Q數(shù)據(jù)的采集【由壓力傳感器11、溫度傳感器12和液位計量器13將對應的數(shù)據(jù)反饋給具有PLC控制片的控制柜1】，采集的溫度T、壓力p和流量Q為動態(tài)數(shù)據(jù)；

第四步、具有PLC控制片的控制柜1將上述靜態(tài)數(shù)據(jù)與動態(tài)數(shù)據(jù)構建如下表

所述矩陣在顯示器3上顯示出來；

具有PLC控制片的控制柜1利用統(tǒng)計學中的主成分分析的方法，將靜態(tài)數(shù)據(jù)與動態(tài)數(shù)據(jù)進行組合成若干個主成分項，個數(shù)可以根據(jù)自身研究的性質及其要求來設定，分析各個單項及其主成分項對于竄流量的影響情況及其貢獻值f，根據(jù)貢獻值f擬合各個單項組成的主成分項與竄流量的表達式。

體的操作如下，主要使用的是主成分分析的方法，即將原來的多個因素進行組合，組合的原理依據(jù)統(tǒng)計學之中主成分分析的原理，原來的參數(shù)組合形成新的參數(shù)變量，變量的個數(shù)我們可以自己選擇，這種組合并不是舍棄原來的變量，只是將原來的變量依據(jù)這種方法的原理進行了重新的組合，即充分利用已知的信息，選擇的衡量的標準是根據(jù)該方法所計算出的貢獻值f決定，例如，你選擇變量個數(shù)為5個，隨之就會得到一個貢獻值f，例如f＝95％，即說明這5個變量的精度或者這5個變量所代表的信息包含了95％的信息，假設我們選擇3個變量，依次為X₁、X₂、X₃，得到相對應的f，根據(jù)f＝q＝aX₁+bX₂+cX₃

式中：

a,b,c:回歸參數(shù)，該方法直接可以求出來，與f一起在具有PLC控制片的控制柜1的顯示器3上顯示。

顯然，上述所有實施例是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明所述實施例，本領域技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本發(fā)明保護的范疇。

綜上所述，由于上述方法和結構，簡化了研究流程、降低了工作量、降低了誤差、提高了表征精度。