石油、天然氣工業(yè)

封面介紹：頁巖氣依靠水力壓裂形成的縫網(wǎng)實(shí)現(xiàn)高效開發(fā)。頁巖氣從頁巖基質(zhì)經(jīng)不同尺度裂縫滲流至水力裂縫，形成工業(yè)氣流。頁巖氣開采的關(guān)鍵科學(xué)問題是頁巖氣在基質(zhì)和各級尺度裂縫中的流動機(jī)理，并以此為優(yōu)化壓裂技術(shù)提供科學(xué)依據(jù)，達(dá)到最大程度、最經(jīng)濟(jì)地開采頁巖氣。中國石油大學(xué)（北京）陳勉研究團(tuán)隊(duì)綜合考慮了自由氣的黏性流動、Knudsen擴(kuò)散，吸附氣的表面擴(kuò)散、滑移以及非平衡解吸附，建立了頁巖氣滲流數(shù)學(xué)模型，揭示了自由氣、吸附氣以及凈解吸附速率在生產(chǎn)過程中的時空分布規(guī)律，解決了頁巖氣從基質(zhì)頁巖到裂縫的滲流力學(xué)問題。封面所示為頁巖氣的水平井+多級水力壓裂開采模式。

頁巖氣滲流數(shù)學(xué)模型

夏陽，金衍，陳勉，等

針對頁巖氣藏流體運(yùn)移機(jī)理復(fù)雜、傳統(tǒng)模型難以準(zhǔn)確描述的難題，本文綜合考慮頁巖氣在孔隙中的黏性流動、Knudsen擴(kuò)散以及吸附氣的表面擴(kuò)散和因巖石變形引起的滑移分別建立自由氣和吸附氣擴(kuò)散方程，建立頁巖氣在基質(zhì)與裂縫中的滲流數(shù)學(xué)模型，并采用非線性非平衡Langmuir吸附理論分析頁巖氣滲流過程中的解吸附機(jī)理。通過數(shù)值模擬方法研究了不同流動機(jī)制對頁巖氣產(chǎn)量的影響，結(jié)果表明，吸附氣的表面擴(kuò)散與滑移對頁巖氣產(chǎn)量的影響均在0.1%以下，可以忽略；黏性流動與Knudsen擴(kuò)散主導(dǎo)頁巖氣的滲流；非平衡吸附速率對頁巖氣產(chǎn)量影響較大，吸附速率越大，產(chǎn)量越大。本文建立的模型能較好地揭示頁巖氣的復(fù)雜滲流機(jī)理，并為頁巖氣藏的開發(fā)提供了科學(xué)基礎(chǔ)。

頁巖氣；滲流；非平衡吸附理論；數(shù)值模擬

來源出版物：科學(xué)通報(bào), 2015, 60(24): 2259-2271聯(lián)系郵箱：金衍，jinyancup@163.com