水驱气藏相对渗透率曲线高效构建与分析方法

本发明涉及水驱气藏气水相对渗透率曲线间接获取方法的应用领域，具体涉及水驱气藏相对渗透率曲线高效构建与分析方法。

背景技术：

1、水驱气藏作为一种重要的油气资源类型，在全球广泛分布。在我国，水驱气藏主要分布在鄂尔多斯、四川、塔里木等盆地，占据了我国气藏数量的较高比例。高效开发这类气藏对缓解我国对清洁能源的迫切需求具有重要意义。深入了解水驱气藏储层的孔隙结构特征和流体渗流规律是开发该类油气资源的前提与基础。

2、气水相对渗透率曲线(以下简称“相渗曲线”)是气藏开发方案与调整方案设计的必备基础资料。通常，室内驱替实验是获取相渗曲线最直接的手段。对于深层水驱气藏，储层温度、压力普遍较高。在高温和高压条件下进行相渗曲线测试实验，对实验设备要求高，实验测试成本高，测试费时费力。相渗曲线测试实验组数量过少或相渗测试结果代表性不足，测试成果将难以真实反映气藏(或开发层段)气水两相流体渗流特性。将不具代表性、不准确的相渗曲线用于气藏动态分析、数值模拟及产能预测等工作会导致计算结果出现较大偏差，进而导致气藏开发人员对气藏开发状况形成错误的认识。

3、本发明提供水驱气藏相对渗透率曲线高效构建与分析方法，尤其是在相渗曲线测试难度大、测试成果不足的情况下，该方法为水驱气藏代表性相渗曲线的获取提供一种可靠的技术思路与解决方案。

技术实现思路

1、鉴于上述问题，本发明提供水驱气藏相对渗透率曲线高效构建与分析方法，旨在解决水驱气藏气水相对渗透率曲线的间接高效获取难题。

2、为解决上述至少一种技术问题，本发明提供了水驱气藏相对渗透率曲线高效构建与分析方法，该方法包括：

3、(1)建立毛细管压力函数关系式。具体来说，收集实验室压汞测试成果，分析各岩心压汞曲线，根据压汞曲线形态特征，建立毛细管压力函数关系式；

4、(2)建立气水相对渗透率函数关系式。具体来说，结合多孔介质流体渗流理论与毛细管压力函数，采用purcell方法与burdine修正方法，建立用于表征多孔介质驱替与渗吸过程中气水相对渗透率函数关系式。

5、(3)获得归一化毛细管压力曲线。具体来说，根据储层、气井、气藏性质认识，明确岩心孔渗参数，对岩心进行分类，并采用毛细管压力曲线归一化方法，获得不同类型储层、气井及整个气藏的归一化毛细管压力曲线。所获归一化毛细管压力曲线能够反映不同类型储层、气井及气藏的整体孔隙结构与渗流特性。

6、(4)获得毛细管压力函数关系式中待定系数以及气水相对渗透率曲线。具体来说，采用非线性回归方法，获得毛细管压力函数关系式中的待定系数，将待定系数代入由毛细管压力函数关系式推导获得的气水相对渗透率函数关系式中，获得能够反映不同类型储层、气井及目标气藏整体孔隙结构与渗流特性的气水相对渗透率曲线。

7、(5)计算对比分析不同毛细管压力函数关系式的拟合误差以及不同方法计算得到的气水相对渗透率曲线差异。具体来说，分别采用本发明毛细管压力函数关系式与气水相对渗透率函数关系式、行业应用较为广泛的corey毛细管压力函数关系式与brooks&corey相对渗透率函数关系式，以及采用基于burdine修正方法的数值积分手段，结合实验室压汞测试成果，计算对比分析不同毛细管压力函数关系式的拟合误差，进而分析不同函数关系式在毛细管压力曲线定量表征方面的差异，以及不同方法计算的相对渗透率曲线差异，并给出使用建议。

8、(6)将实验室由压汞测试成果间接计算获取的气水相对渗透率曲线与直接实验测试获得的气水相对渗透率曲线进行对比检验，讨论本发明提出方法的适用性，并给出使用建议。

9、本技术实施例提供的方法可以帮助技术人员获得能够准确可靠反映目标气藏、不同类型储层及气井真实渗流特性的气水相对渗透率曲线，为水驱气藏的工程计算、数值模拟、动态分析等工作提供可靠的基础相渗资料。

10、在一种实施例中，毛细管压力函数关系式，包括：

11、

12、或为如下所述毛细管压力函数关系式：

13、

14、其中：pc为毛细管压力，mpa；pc,max为最大毛细管压力，mpa；pc,min为最小毛细管压力，mpa；swn为归一化润湿相饱和度；a、b、c、α、β、γ为拟合函数的待定系数或实验拟合系数，α＝(pc,max/pc,min)a。

15、在一种实施例中，气水相对渗透率函数关系式，包括：

16、基于所述purcell方法的气水相对渗透率函数关系式，如下式：

17、

18、

19、基于所述burdine方法修正上述气水相对渗透率函数关系式，如下式：

20、

21、

22、其中，krw、krg分别为液相与气相的相对渗透率，无因次；b、c为拟合函数待定系数或实验拟合系数；swn为归一化润湿相饱和度。

23、在一种实施例中，所述毛细管压力曲线归一化方法，通过采用leverett无因次j(swn)函数计算各岩心压汞曲线中不同归一化润湿相饱和度swn下的j(swn)函数值，然后利用如下方程对j(swn)函数值非线性拟合，获得j(swn)函数非线性拟合曲线，表达式如下：

24、

25、式中：j(swn)为leverett无因次“j(swn)函数”；ε1、ε2为拟合方程待定系数或实验拟合系数；swn为归一化润湿相饱和度。

26、在一种实施例中，基于所述j(swn)函数值非线性拟合曲线，是通过采用非线性拟合方法获得j(swn)函数拟合方程的待定系数，然后代入所述j(swn)拟合函数方程，绘制j(swn)函数非线性拟合曲线，然后根据所述j(swn)函数非线性拟合曲线，将归一化润湿相饱和度swn等分为n份，每个等分点采用算数平均方法，得到不同归一化润湿相饱和度swn下的平均j(swn)函数值，计算式如下：

27、

28、基于上式所述平均j(swn)函数值，利用leverett提出的j(swn)函数方程，计算毛细管压力，并对归一化润湿相饱和度swn反归一化，得到润湿相饱和度sw，反归一化公式如下：

29、进汞：

30、

31、退汞：

32、

33、式中：sw为润湿相饱和度，％；swn为归一化润湿相饱和度，％；i为j(swn)函数拟合曲线上归一化润湿相饱和度swn的第i个等分点，个；k为岩心样品数，个；为归一化润湿相饱和度swn的第i个等分点对应的j(swn)函数平均值；sw,i为归一化润湿相饱和度swn第i个等分点值对应的sw值，％；swn,i为归一化润湿相饱和度swn第i个等分点值，％；为所有岩心样品残余润湿相饱和度(或最小润湿相饱和度)的平均值，％；

34、为所有岩心样品最大润湿相饱和度的平均值，％。

35、在一种实施例中，所述获取毛细管压力与相渗函数方程与曲线，包括：1)依据定量指标(主要孔隙度和渗透率)，辅以定性指标(岩性、孔隙结构特征观察判断)，将岩心样品进行分类，可得到不同类型储层的代表岩心。筛选储层代表岩心样品时，需要观察岩心样品的岩性是否符合开发层位岩性特征认识，测试物性要覆盖特定储层的主要物性范围且均值差距不大，以确保样本的代表性和可靠性。基于岩心分类结果，结合各类储层代表岩心压汞实验数据，采用本发明建立的方法，对实验数据非线性拟合，可获得不同类型储层的毛细管压力函数与相渗函数中的待定系数，进而绘制对应的代表性毛细管圧力曲线及相渗曲线；2)依据气井厚度加权平均法计算得到的平均物性(主要孔隙度和渗透率)，通过筛选调整岩心样品，以使得岩心样品的平均孔渗参数与气井厚度加权平均孔渗参数计算结果相差不大，并保证一定数量岩心样品作为代表岩心(岩心数量尽可能多)，即可确定为气井的代表岩心。

36、基于测井解释、岩心分析、层组划分等成果认识，掌握气井孔渗分布情况，采用厚度加权平均法，计算不同气井平均孔渗参数范围。计算公式如下：

37、

38、

39、式中：k1、k2、kn分别为第1、2、n个层段(或小层)渗透率，md；h1、h2、hn分别为第1、2、n个层段(或小层)厚度，m；为气井平均渗透率，md；φ1、φ2、φn分别为第1、2、n个层段(或小层)孔隙度，％；为气井平均孔隙度，％。

40、当实验岩心直径相同时，筛选代表岩心的平均孔渗参数采用下式计算：

41、

42、

43、当实验岩心直径不同时，筛选代表岩心的平均孔渗参数采用下式计算：

44、

45、

46、式中：kl,1、kl,2、kl,n分别为第1、2、n个岩心的渗透率，md；l1、l2、ln分别为第1、2、n个岩心的长度，md；d1、d2、dn分别为第1、2、n个岩心的直径，％；为筛选岩心样品的平均渗透率，md；φl,1、φl,2、φl,n分别为第1、2、n个岩心的孔隙度，％；为筛选岩心样品的平均孔隙度，％。

47、通过筛选调整岩心样品，以使得岩心样品的平均孔渗参数与气井厚度加权平均孔渗参数计算结果相差不大。物性差距达到预期后，可将选用的岩心作为气井代表岩心。为了确保岩心样品分析结果的代表性和可靠性，应根据实际情况尽可能增加岩心样品的数量。

48、(3)在确保数据质量的前提下，采用大量岩心压汞测试成果(数量尽可能多)，可将其用于获得整个气藏的归一化毛细管压力曲线与气水相对渗透率曲线。

49、在一种实施例中，不同模型计算结果对比分析，包括：

50、分别采用本技术实施例提出模型与方法、行业应用较为广泛的corey(1954)毛细管压力函数与brooks&corey(1966)相对渗透率函数，计算对比分析不同毛细管压力函数拟合误差，分析不同方程在毛细管压力曲线定量表征方面的差异，计算两种方法毛细管压力预测值与实验值的平均绝对误差、平均相对误差及拟合优度r2，评价模型预测误差。

51、在一种实施例中，方法还包括：

52、筛选与先期压汞实验所用岩心物性接近的测试岩心样品，在相同模拟储层条件下开展气水相渗实验，并将测试结果与压汞数据间接计算所获相渗曲线进行对比，检验相渗曲线的质量。。

53、综上，与相渗实验相比，室内压汞实验测试具有时间短、成本低、测试温压易于控制等优点。压汞测试结果不仅能够反映储层的孔隙结构特征，还能揭示特定地层条件下流体的渗流特性。通过建立上述两种实验手段测试结果的相互转化方法，就可以间接利用压汞实验数据来计算相渗曲线。这意味着可以将通过室内实验直接获取相渗曲线的传统方法转换为一种成本更低、测试过程相对容易的替代方案。本发明提供水驱气藏相对渗透率曲线高效构建与分析方法，尤其是在相渗曲线测试难度大、测试成果不足的情况下，该方法为水驱气藏代表性相渗曲线的获取提供一种可靠技术思路与解决方案。

54、上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。