基于動量方程的頁巖氣體擴散能力表征模型與實驗研究

作者：陳璐,胡志明,熊偉,楊航,端祥剛,常進

摘要：為揭示頁巖微納米孔隙中氣體的擴散機理,針對頁巖儲層氣體擴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Kn數(氣體分子平均自由程與流動特征尺度之比)的氣體擴散系數新模型,將模型與自主研發的頁巖近平衡態實驗進行驗證,進而形成了頁巖氣擴散系數影響因素圖版。研究表明:考慮了頁巖孔隙度、迂曲度等多孔介質參數和流動Kn數,新建立的擴散系數更能準確表征頁巖氣擴散能力,與近平衡擴散流量吻合度達90%以上;擴散系數與壓力負相關,而與孔隙直徑正相關,在壓力低于20 MPa、孔隙直徑低于10 nm或Kn數高于0.2后必須考慮上述參數變化對擴散系數的影響。該研究實現了儲層條件下頁巖氣擴散流量的定量計算,可用于頁巖表觀滲透率模型的建立,為不同生產階段頁巖氣擴散對產量的貢獻以及調整生產制度、提高單井產量提供科學依據。

發文機構：中國科學院大學 中國科學院滲流流體力學研究所 中國石油勘探開發研究院 中國石油西南油氣田分公司

關鍵詞：頁巖儲層擴散流動擴散模型動量方程流動實驗氣體擴散表征shale reservoirdiffusion flowdiffusion modelmomentum equationflow experimentgas diffusion characterization

分類號： TE349[石油與天然氣工程—油氣田開發工程]