李景明，牛环宁，刘书城，韩 桔

(西安石油大学机械工程学院，陕西 西安 710065)

页岩等天然多孔介质是由固体骨架和液相或气相或气液两相共同占有的孔隙等组成的复杂的复合体，其内部孔隙结构存在着连通或不连通等多种形态，使得其内部流体流动状态十分复杂。随着常规油气资源储量的减少，如何快速找到新的替代能源这一问题得到了广泛关注，因此页岩气等非常规资源的开发引起了科研人员的关注，使得这一领域成为了新的研究热点。而页岩气在页岩多孔介质中流动状态的运移机理在整个开发工艺技术方案中占有决定性的地位，长期以来也一直是专业领域研究的重点和难点[1]。

页岩多孔介质内部几何特征不同，其内部流体的流动状态也不同。研究表明：流体在多孔介质内部流动时受到边界条件的影响，使得流动具有复杂性和随机性的特点[2-4]。传统方法无法对复杂孔隙结构进行定量表征，只能定性地在大范围内反映流动的行为特征[5]。由于多孔介质孔隙的复杂结构以及多孔介质中流体流动和传热的多样性，因而有必要对页岩多孔介质内部页岩气的流动与传热传质进行专门的研究。

1 模型建立及网格划分

本文研究对象为饱和多孔介质，设置在无干扰作用下页岩基质平均温度为330 K，取压力为50 MPa，相应的页岩基质中甲烷气体密度ρf=252 kg·m-3，导热系数λf=91.56×10-3W/(m·K)，比热容Cpf=3.22 kJ·(kg·K)-1，运动黏性系数υ=0.4 mm2/s，取页岩基质密度为ρs=2053 kg·m-3，平均导热系数为λs= 2.38 W/(m·K)，比热容取Cps=1.182 kJ·(kg·K)-1。……