页岩气复杂孔裂隙真实气体传输机理和数学模型

作     者：吴克柳 李相方 陈掌星 李靖 梁羽丰 吴修华 WU KeLiu;LI XiangFang;CHEN ZhangXin;LI Jing;LIANG YuFeng;WU XiuHua

作者机构：中国石油大学石油工程教育部重点实验室北京102249 Chemical and Petroleum Engineering University of Calgary 中国海洋石油研究总院北京100027 山东省东营市胜利油田河口采油厂东营257200 

出 版 物：《中国科学：技术科学》 (Scientia Sinica(Technologica))

年 卷 期：2016年第46卷第8期

页      面：851-863页

核心收录：

学科分类：0820[工学-石油与天然气工程] 08[工学] 082002[工学-油气田开发工程] 

基　　金：国家自然科学基金重大项目(批准号:51490654) 国家自然科学基金项目(批准号:51374222) 国家科技重大专项(编号:2011ZX05030-005-04)资助 

主　　题：页岩气 孔裂隙 截面类型 真实气体 滑脱流动 努森扩散 

摘      要：基于滑脱流动和努森扩散,分别以分子之间碰撞频率和分子与壁面碰撞频率占总碰撞频率的比值作为滑脱流动和努森扩散的权重系数,进行权重叠加,建立了页岩气复杂孔裂隙气体传输模型.该模型综合考虑了滑脱效应和真实气体效应,同时还分别考虑了截面类型(圆形和矩形)和形状对气体传输的影响.用公开发表的分子模拟数据验证模型.结果表明:(1)本文模型能够合理地描述页岩气复杂孔裂隙气体传输机理,包括连续流动、滑脱流动和过渡流动;(2)页岩气孔裂隙截面类型和形状影响气体传输能力,相同截面面积,圆形截面孔裂隙气体传输能力大于矩形截面孔裂隙气体传输能力,矩形截面孔裂隙气体传输能力随纵横比增大而减小;与截面类型相比,截面形状对气体传输能力的影响更大;(3)真实气体效应提高了气体传输能力,且这种影响随压力增大而增大,随孔裂隙尺度减小而增大;(4)与圆形截面相比,真实气体效应对矩形截面气体传导率影响更大,且随矩形截面纵横比增大而增大.本文模型能为页岩气准确数值模拟奠定一些理论基础.