基于均勻化理論的頁巖基質流固耦合尺度升級

作者：嚴俠,王東英,樊偉鵬,劉丕養,樊冬艷,姚軍

摘要：頁巖基質通常由微尺度的有機質和無機質組成,由于這兩種介質的力學性質差異較大,且氣體在兩者中的賦存方式和流動機制均不相同,要準確刻畫氣體在頁巖基質中的流固耦合過程,需針對兩種介質建立不同的微尺度模型,但由于計算效率問題,微尺度模型無法直接用于宏觀模擬。基于均勻化理論建立一種頁巖基質流固耦合尺度升級方法,將微尺度上有機質和無機質各自特征有效地表征到宏觀模擬中。首先,將頁巖基質看成是由有機質和無機質組成的非均質多孔彈性介質,考慮真實氣體在這兩種介質中不同的賦存方式和流動機制,建立微尺度流固耦合模型;然后,采用均勻化理論進行尺度升級,推導得到頁巖基質的宏觀等效流固耦合模型,并給出相關等效參數的定義和計算方式;最后,通過數值算例驗證方法的正確性,并分析有機質力學性質、體積分數和分布對頁巖氣藏宏觀流固耦合數值模擬的影響。結果表明有機質彈性模量越小、無機質連通性越好,累積產氣量越高,而有機質體積分數越高,早期的累積產氣量越低,后期的累積產氣量越高。

發文機構：中國石油大學（華東）石油工程學院

關鍵詞：頁巖氣流固耦合等效連續介質均勻化理論尺度升級shale gashydro-mechanical couplingequivalent continuous mediumhomogenization theoryupscaling

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