基于LBM页岩微观尺度气体流动模拟研究

《基于LBM页岩微观尺度气体流动模拟研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、ＤＯＩ：１０３９６９／ｊｉｓｓｎ１００６－６５３５２０１７０３０１３基于ＬＢＭ页岩微观尺度气体流动模拟研究任１，２１，２１，２１，２岚，傅燕鸣，胡永全，赵金洲（１油气藏地质及开发工程国家重点实验室，四川成都６１０５００；２西南石油大学，四川成都６１０５００）摘要：页岩有机质存在大量的微纳米孔隙，分布在该尺度孔隙中的页岩气在开采条件下的流动表现为特殊复杂的流动形态，达西渗流定律已不适用于页岩储层微纳米尺度孔隙中气体流动的模拟计算与表征。采用格子Ｂｏｌｔｚｍａｎｎ方法，基于页岩气微观尺度气体流动特征，结合真实气体状态方程，建立了页岩微

2、尺度气体流动的物理模型和数学模型，得到不同参数下微观气体边界滑移速度分布和压力分布规律。计算结果表明：孔隙尺寸和压力是页岩气在微纳米孔隙中的流动能力的决定性参数，孔隙尺寸和压力的增加将导致气体压缩效应增强，滑脱效应减弱；温度升高和压力降低均能促进吸附气体发生解吸，且页岩气的解吸吸附效应对于温度的变化相对于压力更敏感。该研究对认识页岩气微观流动规律具有重要的理论价值，对制订合理的开采制度，实现页岩气长效生产具有重要指导意义。关键词：页岩；气体流动；边界滑移速度；微纳米孔隙；格子Ｂｏｌｔｚｍａｎｎ方法中图分类号：ＴＥ３１２文献标识码：Ａ文章编号：１０

3、０６－６５３５（２０１７）０３－００７０－０６ＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆＭｉｃｒｏｓｃｏｐｉｃＧａｓＦｌｏｗｉｎｇｉｎＳｈａｌｅＢａｓｅｄｏｎＬＢＭ１，２，１，２１，２１，２ＲｅｎＬａｎＦｕＹａｎｍｉｎｇ，ＨｕＹｏｎｇｑｕａｎ，ＺｈａｏＪｉｎｚｈｏｕ（１．ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＯｉｌａｎｄＧａｓＲｅｓｅｒｖｏｉｒＧｅｏｌｏｇｙａｎｄＥｘｐｌｏｉｔａｔｉｏｎ，Ｃｈｅｎｇｄｕ，Ｓｉｃｈｕａｎ６１０５００，Ｃｈｉｎａ；２．ＳｏｕｔｈｗｅｓｔＰｅｔｒｏｌｅｕｍＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ，Ｓｉｃｈｕａｎ６１０５００，Ｃｈｉｎａ）Ａ

4、ｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｒｅａｒｅａｇｒｅａｔｎｕｍｂｅｒｏｆｍｉｃｒｏ／ｎａｎｏｐｏｒｅｓｉｎｔｈｅｏｒｇａｎｉｃｍａｔｔｅｒｓｏｆｓｈａｌｅ．Ｗｈｅｎｔｈｅｓｈａｌｅｇａｓｉｎｍｉｃｒｏ／ｎａｎｏｐｏｒｅｓｉｓｐｒｏｄｕｃｅｄ，ｉｔｓｆｌｏｗｉｎｇｐａｔｔｅｒｎｓａｒｅｓｐｅｃｉａｌａｎｄｃｏｍｐｌｉｃａｔｅｄ，ｓｏＤａｒｃｙｆｌｏｗｌａｗｉｓｎｏｔｓｕｉｔａｂｌｅｆｏｒｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｖｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎａｎｄｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎｏｆｇａｓｆｌｏｗｉｎｇｉｎｍｉｃｒｏ／ｎａｎｏｐｏｒｅｓｏｆｓｈａｌｅｒｅｓｅｒｖｏｉ

5、ｒｓ．Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｍｉｃｒｏｓｃｏｐｉｃｇａｓｆｌｏｗｉｎｇｉｎｓｈａｌｅｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅｎ，ｉｔｓｐｈｙｓｉｃａｌｍｏｄｅｌａｎｄｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌｍｏｄｅｌｗｅｒｅａｃｃｏｒｄｉｎｇｌｙｄｅｖｅｌｏｐｅｄｂｙｕｓｉｎｇｔｈｅｌａｔｔｉｃｅＢｏｌｔｚｍａｎｎｍｅｔｈｏｄ（ＬＢＭ）ｃｏｍｂｉｎｅｄｗｉｔｈｔｈｅｒｅａｌｇａｓｓｔａｔｅｅｑｕａｔｉｏｎ．Ａｎｄｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｌａｗｓｏｆｂｏｕｎｄａｒｙｓｌｉｄｉｎｇｖｅｌｏｃｉｔｙａｎｄｐｒｅｓ

6、ｓｕｒｅｏｆｍｉｃｒｏｓｃｏｐｉｃｇａｓｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｔｏｄｉｆｆｅｒｅｎｔｐａｒａｍｅｔｅｒｓｗｅｒｅｆｉｇｕｒｅｄｏｕｔ．Ｉｔｉｓｓｈｏｗｎｔｈａｔｐｏｒｅｓｉｚｅａｎｄｐｒｅｓｓｕｒｅｄｏｍｉｎａｔｅｔｈｅｆｌｏｗｉｎｇｃａｐａｃｉｔｙｏｆｓｈａｌｅｇａｓｉｎｍｉｃｒｏ／ｎａｎｏｐｏｒｅｓ．Ｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｏｆｐｏｒｅｓｉｚｅａｎｄｐｒｅｓｓｕｒｅ，ｔｈｅｃｏｍｐｒｅｓｓｉｂｉｌｉｔｙｅｆｆｅｃｔｏｆｇａｓｇｅｔｓｓｔｒｏｎｇｅｒａｎｄｔｈｅｓｌｉｐｐａｇｅｅｆｆｅｃｔｇｅｔｓｗｅａｋｅｒ．Ｔｈｅｉｎｃｒｅａ

7、ｓｉｎｇｏｆｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｔｈｅｄｅｃｒｅａｓｉｎｇｏｆｐｒｅｓｓｕｒｅｃａｎｂｏｔｈｐｒｏｍｏｔｅｔｈｅｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎｏｆａｄｓｏｒｂｅｄｇａｓ，ａｎｄｔｈｅｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎｅｆｆｅｃｔｏｆｓｈａｌｅｇａｓｉｓｍｏｒｅｓｅｎｓｉｔｉｖｅｔｏｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｃｈａｎｇｅｔｈａｎｔｏｐｒｅｓｓｕｒｅｃｈａｎｇｅ．Ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｒｅｓｕｌｔｓａｒｅｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｌｙｖａｌｕａｂｌｅｆｏｒｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｉｎｇｔｈｅｍｉｃｒｏｓｃｏｐｉｃｆｌｏｗｉｎｇｌａｗｓｏｆｓｈａｌｅｇａｓ．Ａｎｄｔｈｅｙｃａｎｐ

8、ｌａｙａｇｕｉｄｉｎｇｒｏｌｅｉｎｐｒｅｐａｒｉｎｇｒａｔｉｏｎａｌｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓｙｓｔｅｍｓａｎｄｒｅａｌｉｚｉｎｇｌｏｎｇ