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申请/专利权人：河海大学

摘要：本发明公开了一种基于岩石渗透率估算孔裂隙半径的预测方法，包括：获取不同有效压力下的渗透率及超声波速度；基于双孔模型将渗透率分为基质渗透率和裂隙渗透率；将孔隙结构简化为一组孔隙和一组裂隙的组合，建立孔裂隙体积分数及其纵横比随有效压力变化的定量关系；模拟不同有效压力下的超声波速度，获取岩石内部孔裂隙纵横比分布谱；将基于圆管建立的等效渗透率模型推广至多组分情形，模拟基质渗透率，获取孔隙半径；将基于硬币建立的等效渗透率模型推广至多组分情形，模拟裂隙渗透率，获取裂隙半径。本发明充分考虑地下岩石内部微观孔隙结构的复杂性，模拟不同有效压力下实测渗透率和超声波速度，预测岩石内部孔裂隙半径分布特征。

主权项：1.一种基于岩石渗透率估算孔裂隙半径的预测方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，获取不同有效压力下岩石的渗透率以及超声波速度数据；步骤2，基于双孔隙度模型，将渗透率分为基质渗透率和裂隙渗透率；具体过程如下：基于双孔隙度模型，将渗透率划分为随孔隙和裂隙变化的两部分，即：κPd＝κstPd+κcrPd1其中，κPd表示总渗透率，Pd表示有效压力；κstPd表示与孔隙相关的基质渗透率，通过拟合有效压力为50MPa与40MPa时的渗透率数据获取；κcrPd表示与裂隙相关的裂隙渗透率，通过总渗透率减去基质渗透率进行估算；步骤3，将岩石内部的孔隙结构简化为一组孔隙与一组裂隙的组合，建立孔裂隙体积分数随有效压力变化的定量关系以及孔裂隙纵横比随有效压力变化的定量关系；步骤4，采用多相微分等效介质模型，模拟不同有效压力下的超声波速度数据，采用模拟退火算法获取岩石内部孔隙和裂隙纵横比分布谱；步骤5，将基于圆管建立的等效渗透率模型推广至多组分情形，并将步骤4获取的孔隙纵横比分布谱作为输入，模拟不同有效压力下的基质渗透率，获取孔隙半径分布谱；具体过程如下：1设定岩石仅由孔隙半径为rk的圆管构成，则基质渗透率κst与孔隙之间的关系式为： 其中，ck为孔隙Ik对应的体积分数；2基于增量算法，将基于圆管建立的等效渗透率模型扩展到多组分情形，即步骤4获取的孔隙纵横比谱作为输入，首先将孔隙I1加入到背景相中，运用公式16计算岩石的基质渗透率，并将计算的基质渗透率作为下一次添加孔隙I2的背景相，重复上述过程，每一次都将计算的基质渗透率作为下一次添加的背景相，直到所有的孔隙加入，将基于圆管建立的等效渗透率模型推广至多组分情形；3利用公式16预测岩石的基质渗透率，将实测的基质渗透率与预测的基质渗透率的均方误差作为目标函数，表达式如下： 其中，Fela表示目标函数，N为有效压力总数，κst,n、分别为第n个有效压力下实测、预测的基质渗透率，r01,r02,…r0k分别表示零有效压力下第一、第二、…、第k个孔隙半径，利用模拟退火算法求解公式17，得到孔隙半径分布谱；步骤6，将基于硬币建立的等效渗透率模型推广至多组分情形，并将步骤4获取的裂隙纵横比分布谱作为输入，模拟不同有效压力下的裂隙渗透率，获取裂隙半径分布谱；具体过程如下：1设定岩石仅包含随机分布的硬币状裂隙，则裂隙渗透率κcr与裂隙之间的关系式为： 其中，cm、rm和αm分别为裂隙Tm对应的体积分数、裂隙半径和纵横比；2基于增量算法，将基于硬币建立的等效渗透率模型扩展到多组分情形，即步骤4获取的裂隙纵横比谱作为输入，首先将裂隙T1加入到背景相中，运用公式18计算岩石的裂隙渗透率，并将计算的裂隙渗透率作为下一次添加裂隙T2的背景相，重复上述过程，每一次都将计算的裂隙渗透率作为下一次添加的背景相，直到所有的裂隙加入，将基于硬币建立的等效渗透率模型推广至多组分情形；3利用公式18预测岩石的裂隙渗透率，将实测的裂隙渗透率与预测的裂隙渗透率的均方误差作为目标函数，表达式如下： 其中，κcr,n、分别为第n个有效压力下实测、预测的裂隙渗透率，r01,r02,…r0m分别表示零有效压力下第一、第二、…、第m个裂隙半径，利用模拟退火算法求解公式19，得到裂隙半径分布谱。

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