為揭示頁巖微納米孔隙中氣體的擴(kuò)散機(jī)理,針對頁巖儲層氣體擴(kuò)散能力難以定量表征的問題,基于考慮流體黏性的微分形式動量方程,建立了考慮頁巖孔隙度、迂曲度和流動K_n數(shù)(氣體分子平均自由程與流動特征尺度之比的氣體擴(kuò)散系數(shù)新模型,將模型與自主研發(fā)的頁巖近平衡態(tài)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證,進(jìn)而形成了頁巖氣擴(kuò)散系數(shù)影響因素圖版。研究表明:考慮了頁巖孔隙度、迂曲度等多孔介質(zhì)參數(shù)和流動K_n數(shù),新建立的擴(kuò)散系數(shù)更能準(zhǔn)確表征頁巖氣擴(kuò)散能力,與近平衡擴(kuò)散流量吻合度達(dá)90%以上;擴(kuò)散系數(shù)與壓力負(fù)相關(guān),而與孔隙直徑正相關(guān),在壓力低于20 MPa、孔隙直徑低于10 nm或K_n數(shù)高于0.2后必須考慮上述參數(shù)變化對擴(kuò)散系數(shù)的影響。該研究實(shí)現(xiàn)了儲層條件下頁巖氣擴(kuò)散流量的定量計(jì)算,可用于頁巖表觀滲透率模型的建立,為不同生產(chǎn)階段頁巖氣擴(kuò)散對產(chǎn)量的貢獻(xiàn)以及調(diào)整生產(chǎn)制度、提高單井產(chǎn)量提供科學(xué)依據(jù)。 

【文章來源】：特種油氣藏. 2020,27(05)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

近平衡態(tài)實(shí)驗(yàn)流程

由圖2可知，隨著實(shí)驗(yàn)進(jìn)行，擴(kuò)散流量由10-5cm3/s降至10-8cm3/s，與壓力梯度存在一定線性關(guān)系，DΓ模型計(jì)算的擴(kuò)散流量與實(shí)驗(yàn)結(jié)果擬合程度較好，吻合度均在90%以上，間接驗(yàn)證了DΓ模型的合理性。3組實(shí)驗(yàn)中實(shí)驗(yàn)擴(kuò)散系數(shù)與DΓ模型隨Kn數(shù)的變化曲線如圖3所示。圖3 擴(kuò)散系數(shù)與Kn的關(guān)系

圖2 實(shí)驗(yàn)擴(kuò)散流量與模型擬合擴(kuò)散流量隨壓力梯度關(guān)系根據(jù)數(shù)據(jù)分析得到實(shí)驗(yàn)擴(kuò)散系數(shù)與DΓ模型曲線的相關(guān)系數(shù)分別為0.966 8,0.954 8,0.967 5，吻合程度較好。圖3表明，氣體在頁巖中的擴(kuò)散系數(shù)與Kn數(shù)負(fù)相關(guān)，根據(jù)式(11)可以表示為指數(shù)形式，但隨著Kn數(shù)的增加，擴(kuò)散系數(shù)減小得更為緩慢，可以預(yù)見，當(dāng)Kn數(shù)增大到一定程度時(shí)，擴(kuò)散系數(shù)將無限接近于Knudsen擴(kuò)散系數(shù)Dk。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]頁巖氣多尺度傳質(zhì)特征及過程協(xié)調(diào)機(jī)制研究[J]. 陳明君,康毅力,張廷山,陳掌星,吳克柳.  中國科學(xué):技術(shù)科學(xué). 2018(05)
[2]頁巖氣多尺度復(fù)雜流動機(jī)理與模型研究[J]. 朱維耀,亓倩.  中國科學(xué):技術(shù)科學(xué). 2016(02)
[3]頁巖氣滲流數(shù)學(xué)模型[J]. 夏陽,金衍,陳勉,陳康平.  科學(xué)通報(bào). 2015(24)
[4]頁巖氣納米孔氣體傳輸模型[J]. 吳克柳,李相方,陳掌星.  石油學(xué)報(bào). 2015(07)
[5]多孔介質(zhì)中微觀力的作用及滲流模型[J]. 鄧慶軍,朱維耀,王小鋒,隋新光,王小佳.  北京科技大學(xué)學(xué)報(bào). 2014(04)

博士論文
[1]頁巖氣儲層多級壓裂水平井非線性滲流理論研究[D]. 鄧佳.北京科技大學(xué) 2015
[2]分形多孔介質(zhì)中氣體流動與擴(kuò)散的輸運(yùn)特性研究[D]. 鄭仟.華中科技大學(xué) 2012



本文編號：3505436