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分形纳米毛细管中水的有效渗透率

2021-06-18王桂芹周蔚怡宜海友崔亮靓戴昌润洪鑫文纪晶文

延安大学学报(自然科学版) 2021年2期

王桂芹,周蔚怡,宜海友,崔亮靓,许 步,戴昌润,洪鑫文,纪晶文

(1.延安大学 石油工程与环境工程学院;2.延长油田股份有限公司 注水项目区管理指挥部,陕西 延安 716000)

页岩储层通常包含非常窄的纳米尺度孔隙通道[1],水平井钻井和多级滑溜水压裂是目前开发页岩油气资源的关键技术[2]。返排压裂液是水力压裂过程的最后一步,一些研究人员指出,只有不到50%的注入压裂液可以回收。裂缝网络中滞留的水通过自吸作用进入封闭的纳米孔,是造成油气采收率低的主要原因[1,3]。更好地理解纳米尺度孔隙中的滑溜水流动行为对预测非常规油气藏的采收率是至关重要的[4]。

Lucas和Washburn建立了毛细管驱动液体进入均匀截面毛细管的经典解析解[5]。有几位研究者应用了Lucas-Washburn方程(L-W方程)直接研究渗吸现象[6]。然而,上述研究基于无滑移边界条件的基本假设,即近壁流体层速度为零。事实上,一些含气/油的页岩地层孔隙的半径比含水的孔隙大10-100倍。很明显,观测到的结果与无滑移边界条件下的预测结果有相当大的出入[7]。一些研究者指出,页岩和其他多孔介质遵循分形尺度规律[8-10],而分形理论因其能够代表这些分形多孔介质的自相似性孔隙结构及其流动能力而受到关注[11-14]。纳米孔中流体流动存在多重流动机理。亲水性纳米孔中,近壁面区域的承压水有效粘度高于散装水。然而,水分子可以有效地沿着疏水纳米孔壁流动,无滑移边界条件滑动假设不再成立[15]。此外,承压水流动行为主要是由水/纳米孔壁相互作用影响,水/壁相互作用发生在分子水平上。……

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