基于页岩数字岩心的气-水两相流动模拟方法研究

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1、中图分类号：TE319单位代码：11414学号：2013212147题目基于页岩数字岩心的气-水两相流动模拟方法研究学科专业油气田开发工程研究方向油气渗流理论与应用硕士生姚晨昊指导教师隋微波副教授二○一六年五月硕士学位论文独创性声明郑重声明：本硕士学位论文是作者个人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他个人和集体已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得中国石油大学或者其它单位的学位或证书所使用过的材料。对本研究做出贡献的个人和集体，均已在论文中做了明确

2、的说明并表示了谢意。作者和导师完全意识到本声明产生的法律后果由作者和导师相应承担。作者签名：日期：导师签名：日期：硕士学位论文版权使用授权书本学位论文作者及指导教师完全了解中国石油大学（北京）学位论文版权使用的有关规定，使用方式包括但不限于：学校有权保留并向有关部门和机构送交学位论文的复印件和电子版；允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论文；可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索。本学位论文属于保密范围，保密期限0年，解

3、密后适用本授权书。本学位论文作者如需公开出版学位论文的部分或全部内容，必须征得导师书面同意。作者签名：日期：导师签名：日期：-I-摘要摘要页岩气藏开发过程中，清水压裂液与页岩接触发生水化作用，对页岩气的流动产生很大影响。目前页岩储层中气水两相流体流动的动态定量研究还很少，至今人们对页岩气藏气水两相流体的基本运移规律尚未清楚认识。本文通过页岩水化实验对页岩岩样的吸水性以及吸水引起的岩样变化进行了定量研究，测量了岩样的吸水量和线性膨胀率并分析了其影响因素，通过SEM实验和CT扫描实验观察到与水接触后的页岩岩样产生了

4、明显的基质孔隙扩容现象并有微裂缝出现。通过计算结果表明岩样的面孔率和平均孔隙直径均明显增大；孔隙的分形维数趋近于1，表明孔隙形状逐渐趋于圆形。页岩气测渗透率实验结果表明，水化作用后的岩样气测渗透率明显增加。本文基于真实页岩岩心样本图像并考虑水化作用对页岩的影响建立了页岩数字岩心，采用格子Boltzmann方法建立了渗流数学模型，模拟了页岩储层中的气-水两相流体流动过程。通过数值模拟实验明确了页岩气和水在基质孔隙和裂缝中的分布情况，研究了水化作用对页岩储层中气水两相流动的影响，对指导高效开采页岩气藏提供基础理论支

5、持有着极为重要的意义。关键词：页岩；数字岩心；气水两相流；水化作用；格子Boltzmann方法-II-ABSTRACTStudyonsimulationmethodofgas-watertwo-phaseflowinshaledigitalcoreABSTRACTHydrationwhichproducesagreatinfluenceonshalegasflowwillbehappenedduringgasshalesdevelopmentprocesswhenfracturingandtreatmentfl

6、uidsinteractwithshale.Fewdynamicandquantitativeresearchesonmechanismofgas-watertwo-phaseflowinshalehavebeendonesofar.Asaresult,peoplearenotquiteclearaboutthebasicmovementlawofgas-watertwo-phaseflowinshale.Thispapermakesquantitativestudyonwaterabsorptionchara

7、cteristicsofshalesamplesandchangescausedbywaterabsorptionbasedonshalehydrationexperiments.Waterabsorptioncapacityandlinearexpansionrateofsamplesaremeasuredandtheirinfluencefactorsareanalyzed.Basedonthescanningelectronmicroscope(SEM)andCTscanningexperiments,o

8、bviousmatrixporedilatancyandmicrocracksproducinginshalesamplesinteractedwithwaterareobserved.Calculationresultsindicatethatsurfaceporosityandaverageporediameteraresignificantlyincreased.Resultso