一种页岩油藏全尺度升级方法

本发明属于油气田开发工程油藏数值模拟技术领域，特别是涉及一种页岩油藏全尺度升级方法。

背景技术：

页岩油藏是重要的非常规油气资源，具有分布广、储量大的特点，与常规油气藏相比，页岩油藏赋存方式多样，孔隙结构复杂且具有多尺度特征，既具有纳米级的基质孔隙、又具有微米-厘米尺度的天然裂缝系统，以及大规模压裂所产生的米到百米级的人工裂缝。不同的多孔介质特征尺度具有不同的流动机制、控制方程、渗流模型以及流动模拟方法，传统的油气渗流理论以及单一尺度上的油藏渗流理论和流动模拟方法无法应用于页岩油藏，因此有必要揭示页岩油藏多尺度孔隙结构特征以及建立从孔隙尺度-达西尺度-宏观尺度的页岩油藏全尺度升级的渗流模拟理论与方法，将页岩油藏中的微观分布特征有效地表征到页岩油藏宏观开发动态中，为页岩油藏的高效开发提供理论指导。

技术实现要素：

本发明提出一种页岩油藏全尺度升级方法，通过实验、分子模拟与尺度升级相结合，建立了一种从孔隙尺度-达西尺度-宏观尺度的页岩油藏全尺度渗流模拟理论与方法，揭示页岩油藏多尺度孔隙结构特征，解决页岩油藏微观流动机理与宏观流动模型间的尺度关联难题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种页岩油藏全尺度升级方法，包括如下步骤：

s1.通过不同方式对页岩油藏岩样开展多级扫描，构建页岩油藏多尺度数字岩心；

s2.基于所述页岩油藏多尺度数字岩心和页岩油藏微观孔隙结构，建立不同结构纳米级规则孔隙内流体流动模型，得到不同结构纳米孔隙内流体的滑移长度和有效粘度参数，采用滑移边界的n-s方程描述页岩油藏孔隙尺度上的流动；

s3.升级所述页岩油藏孔隙尺度上的流动，建立页岩油藏达西尺度上的有机质和无机质流动方程；

s4.升级所述有机质和无机质流动方程，建立页岩油藏宏观流动模型，完成页岩油藏全尺度升级。

优选的，所述s1中构建页岩油藏多尺度数字岩心包括如下步骤：

s1.1.分别建立微米尺度数字岩心、亚微米尺度数字岩心、纳米尺度数字岩心；

s1.2.基于所述微米尺度数字岩心、所述亚微米尺度数字岩心、所述纳米尺度数字岩心，构建所述页岩油藏多尺度数字岩心。

优选的，所述s1.1中：

通过获取所述页岩油藏岩样的微米级岩心裂缝形态和基质分布特征的投影，建立所述微米尺度数字岩心；

通过获取所述页岩油藏岩样的亚微米级孔隙的几何和拓扑结构特征，建立所述亚微米尺度数字岩心；

通过获取所述页岩油藏岩样的有机质孔隙特征，建立所述纳米尺度数字岩心。

优选的，所述s1.1中：

通过对所述页岩油藏岩样进行ct扫描，获取所述微米级岩心裂缝形态和基质分布特征的投影；

通过对所述页岩油藏岩样进行sem-map扫描实验，获取所述亚微米级孔隙的几何和拓扑结构特征；

通过对所述页岩油藏岩样进行sem纳米扫描，获取所述有机质孔隙特征。

优选的，所述s2中，建立不同结构纳米级规则孔隙内流体流动模型的方法为：基于所述页岩油藏多尺度数字岩心和页岩油藏微观孔隙结构，使用分子模拟方法，建立不同结构的所述纳米级规则孔隙内流体流动模型。

优选的，所述s3中将所述页岩油藏孔隙尺度上的流动从孔隙尺度升级到达西尺度的方法为：基于所述页岩油藏达西尺度上的有机质和无机质流动方程，采用均化理论，建立所述页岩油藏在达西尺度上的有机质和无机质流动方程。

优选的，所述s4中，所述页岩油藏宏观流动模型包括微观流动机制和孔隙结构特征。

优选的，所述s4中升级所述有机质和无机质流动方程的方法为：基于有机质和无机质的分布特征和流动机理，采用均化理论将所述有机质和无机质流动方程从达西尺度升级到宏观尺度，建立所述页岩油藏宏观等效流动模型，及等效参数，完成页岩油藏多级尺度升级。

本发明的有益效果为：

本发明公开了一种页岩油藏全尺度升级方法，通过实验、分子模拟和两次基于均化理论的尺度升级，解决页岩油藏微观流动机理与宏观流动模型间的尺度关联难题，揭示了页岩油藏达西尺度上的流动规律，建立考虑微观流动机制及孔隙结构特征的页岩油藏宏观流动模型，本发明突破了传统油气渗流理论的局限，实现由传统渗流力学向非常规油气渗流力学的跨越发展，为提高增产效果、保持页岩油藏长期稳定和高效生产提供理论依据。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的全尺度升级方法流程示意图；

图2为本发明实施例页岩油藏尺度升级流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1所示，为本发明提供的页岩油藏全尺度升级方法流程示意图，包括如下步骤：

s1.通过不同方式对页岩油藏岩样开展多级扫描，构建页岩油藏多尺度数字岩心；具体步骤包括：

对页岩油藏岩样进行不同分辨率下的ct扫描，获取大尺度的微米级的岩心裂缝形态和基质分布特征的投影，建立微米尺度数字岩心；

对页岩油藏岩样进行sem-map扫描实验，获取得到页岩油藏岩样亚微米级孔隙的几何和拓扑结构特征，基于有机质和无机质孔隙，构建亚微米尺度数字岩心；

对页岩油藏岩样进行sem高精度纳米扫描，基于有机质孔隙的特征，建立纳米尺度数字岩心；

基于上述微米尺度数字岩心、亚微米尺度数字岩心、纳米尺度数字岩心，针对页岩油藏储层孔隙结构多尺度特点，精确的刻画页岩油藏不同尺度下的孔隙结构，构建的页岩油藏多尺度数字岩心。

s2.基于页岩油藏多尺度数字岩心和页岩油藏微观孔隙结构，采用分子模拟方法研究不同结构的纳米级规则孔隙内流体流动，建立不同结构纳米级规则孔隙内流体流动模型，得到不同结构纳米孔隙内流体的滑移长度和有效粘度等参数，采用滑移边界的n-s方程描述页岩油藏孔隙尺度上的流动。

s3.针对采用滑移边界的n-s方程描述页岩油藏孔隙尺度上的流动，采用均化理论，将页岩油藏从孔隙尺度升级到达西尺度，建立页岩油藏达西尺度上的有机质和无机质流动方程，同时也揭示了页岩油藏达西尺度上的流动规律。

s4.针对s3得到的页岩油藏达西尺度上的有机质及无机质流动方程，基于有机质和无机质的分布特征及不同的流动机理，再次基于均化理论从达西尺度升级到宏观尺度，建立包含微观流动机制及孔隙结构特征的页岩油藏宏观等效流动模型，及相关等效参数，完成页岩油藏全尺度升级。

如图2所示，为本发明实施例两次尺度升级概述，即从孔隙尺度升级到达西尺度，再升级到宏观尺度。

本发明通过实验、分子模拟和两次基于均化理论的尺度升级，解决页岩油藏微观流动机理与宏观流动模型间的尺度关联难题，揭示了页岩油藏达西尺度上的流动规律，建立考虑微观流动机制及孔隙结构特征的页岩油藏宏观流动模型，实现由传统渗流力学向非常规油气渗流力学的跨越发展，为提高增产效果、保持页岩油藏长期稳定和高效生产提供理论依据。

以上所述的实施例仅是对本发明优选方式进行的描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。