李亚雄1)2)3)† 刘先贵2)3) 胡志明2)3) 高树生2)3) 端祥刚2)3) 常进2)3)

1)(中国科学院大学,北京100049)

2)(中国科学院渗流流体力学研究所,廊坊 065007)

3)(中国石油勘探开发研究院廊坊分院,廊坊065007)

页岩气滑脱、扩散传输机理耦合新方法∗

李亚雄1)2)3)† 刘先贵2)3) 胡志明2)3) 高树生2)3) 端祥刚2)3) 常进2)3)

1)(中国科学院大学,北京100049)

2)(中国科学院渗流流体力学研究所,廊坊 065007)

3)(中国石油勘探开发研究院廊坊分院,廊坊065007)

(2016年10月17日收到;2017年3月31日收到修改稿)

针对页岩气流动计算中所用耦合机理不同的现状,且为了厘清滑脱和各种扩散之间的关系,首先采用理论分析和数学模型的方法,根据定义和微观运动机制对滑脱和各种扩散进行了分析,然后在考虑吸附层页岩气分子所占空间对气体流动影响的情况下,提出了“壁联扩散”的概念来表征克努森扩散和表面扩散的总效应,并指出壁联扩散和滑脱效应等同,由此提出了壁联扩散和滑脱效应在流动计算中可互换而不重复叠加的耦合新方法.实例验证表明,当毛细管半径从5 nm增大到2000 nm,壁联扩散和滑脱效应的质量通量相对误差较小,在绝大部分范围内都小于10%,且在整个孔径范围内两者平均值相差1.4×10−6kg·m−2·s−1,即平均值的相对误差仅为5.8%,该方法可以满足工程计算的需要.考虑到参数选取、机理数学模型有待完善等方面的影响,新方法的论证存在进一步提升的空间.壁联扩散的提出具有实际开发意义和多重研究意义,耦合新方法的提出阐明了滑脱和各种扩散之间的关……