李 云 文孟刚 高秀峰 苏军伟

1. 西安交通大学化学工程与技术学院 2. 西安交通大学人文环境与建筑工程学院

0 引言

天然气作为清洁能源能减少碳的排放，CO2地质封存能减少大气中碳的含量。因此，页岩气等非常规天然气开发以及CO2地质封存对实现我国碳中和目标具有重要的战略意义。

页岩气等非常规气藏开发和CO2地质封存都涉及多孔介质中气体突破过程。页岩气在页岩孔隙中从游离态不断聚集、升压、膨胀，并突破页岩孔隙的束缚，最终聚集成藏。CO2地质封存时，捕集的CO2以超临界的形态注入低渗透率储层中，随后在储层多孔介质中运移，一部分残留在孔隙中，另一部分突破孔隙的毛细管力束缚，向储层上方移动，最终封存在盖层下。气体克服多孔介质中润湿相液体的束缚，形成一条贯穿多孔介质的路径连续流动时需要克服的最小毛细管阻力称为突破压力[1]。气体突破多孔介质后，在突破压力作用下持续流动的有效渗透率称为突破渗透率。目前国内外对多孔介质中气液两相渗透率的研究居多，而对气体突破岩心多孔介质后形成贯穿通道持续流动时的突破渗透率的研究则相对较少。气体突破渗透率是衡量CH4通过贯穿的孔隙通道进入气井速率的重要指标，对页岩气开发具有重要的意义[2-3]，同时也对控制CO2地质封存时的注入参数、评价盖层的封存性能具有重要的意义[4-7]。因此有必要研究气体突破渗透率的内在机理。

Hildenbrand等[8]测量了气体突破NaCl溶液完全饱和岩心时所需的突破压力和突破渗透率，并建立了突破压力pbt与突破渗透率Kbt之间的经验关联式。……