石油、天然气工业

封面介绍：页岩气依靠水力压裂形成的缝网实现高效开发。页岩气从页岩基质经不同尺度裂缝渗流至水力裂缝，形成工业气流。页岩气开采的关键科学问题是页岩气在基质和各级尺度裂缝中的流动机理，并以此为优化压裂技术提供科学依据，达到最大程度、最经济地开采页岩气。中国石油大学（北京）陈勉研究团队综合考虑了自由气的黏性流动、Knudsen扩散，吸附气的表面扩散、滑移以及非平衡解吸附，建立了页岩气渗流数学模型，揭示了自由气、吸附气以及净解吸附速率在生产过程中的时空分布规律，解决了页岩气从基质页岩到裂缝的渗流力学问题。封面所示为页岩气的水平井+多级水力压裂开采模式。

页岩气渗流数学模型

夏阳，金衍，陈勉，等

针对页岩气藏流体运移机理复杂、传统模型难以准确描述的难题，本文综合考虑页岩气在孔隙中的黏性流动、Knudsen扩散以及吸附气的表面扩散和因岩石变形引起的滑移分别建立自由气和吸附气扩散方程，建立页岩气在基质与裂缝中的渗流数学模型，并采用非线性非平衡Langmuir吸附理论分析页岩气渗流过程中的解吸附机理。通过数值模拟方法研究了不同流动机制对页岩气产量的影响，结果表明，吸附气的表面扩散与滑移对页岩气产量的影响均在0.1%以下，可以忽略；黏性流动与Knudsen扩散主导页岩气的渗流；非平衡吸附速率对页岩气产量影响较大，吸附速率越大，产量越大。本文建立的模型能较好地揭示页岩气的复杂渗流机理，并为页岩气藏的开发提供了科学基础。

页岩气；渗流；非平衡吸附理论；数值模拟

来源出版物：科学通报, 2015, 60(24): 2259-2271联系邮箱：金衍，jinyancup@163.com