考虑动态滑脱的页岩微裂隙表观渗透率演化机制

TE311; 为研究页岩气开采过程中有效应力、气体吸附及滑脱效应作用下微裂隙表观渗透率的演化机制,利用分形理论表征微裂隙气体总流量,并基于Hagen-Poiseuille二阶滑脱方程建立微裂隙变形和滑脱效应综合作用的表观渗透率模型.同时,结合滑脱系数与固有渗透率间的函数关系,量化有效应力和气体吸附等因素对滑脱系数的影响,探讨页岩气渗流过程中滑脱系数动态演变过程,并验证模型可靠性.此外,结合敏感性分析,探讨微裂隙压缩性系数、分形维数、内膨胀系数对滑脱系数的影响.结果表明:①恒定外应力和恒定有效应力条件下,随孔隙压力逐渐增大,受气体吸附与滑脱效应的耦合影响,表观渗透率呈减小趋势;②当外应力恒定时,...

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Published in煤炭科学技术 Vol. 51; no. 11; pp. 129 - 138
Main Authors 丁云娜, 李波波, 成巧耘, 段淑蕾, 宋浩晟
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 贵州省非金属矿产资源综合利用重点实验室,贵州贵阳 550025 01.11.2023
贵州大学喀斯特地区优势矿产资源高效利用国家地方联合工程实验室,贵州贵阳 550025
贵州大学矿业学院,贵州贵阳 550025%贵州大学矿业学院,贵州贵阳 550025
Subjects
gas adsorption
页岩气开采
滑脱系数
表观渗透率
slip coefficient
shale gas exploration
effective stress
有效应力
fractal theory
apparent permeability
分形理论
气体吸附
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Summary:TE311; 为研究页岩气开采过程中有效应力、气体吸附及滑脱效应作用下微裂隙表观渗透率的演化机制,利用分形理论表征微裂隙气体总流量,并基于Hagen-Poiseuille二阶滑脱方程建立微裂隙变形和滑脱效应综合作用的表观渗透率模型.同时,结合滑脱系数与固有渗透率间的函数关系,量化有效应力和气体吸附等因素对滑脱系数的影响,探讨页岩气渗流过程中滑脱系数动态演变过程,并验证模型可靠性.此外,结合敏感性分析,探讨微裂隙压缩性系数、分形维数、内膨胀系数对滑脱系数的影响.结果表明:①恒定外应力和恒定有效应力条件下,随孔隙压力逐渐增大,受气体吸附与滑脱效应的耦合影响,表观渗透率呈减小趋势;②当外应力恒定时,气体分子平均自由程随孔隙压力增大而减小,滑脱效应减弱,一阶、二阶滑脱系数C1、C2 减小,整体滑脱系数B增大;当有效应力恒定时,页岩气渗流通道受制于气体吸附的影响而逐渐减小,C1、C2 和B逐渐增大;③基于模型敏感性分析,探讨微裂隙压缩性系数、分形维数、内膨胀系数与滑脱系数之间的互馈机制,其中微裂隙压缩性系数、分形维数导致固有渗透率增大,而C1、C2、B减小;内膨胀系数的增大导致固有渗透率减小,C1、C2、B增大.研究所得结论将为页岩气开采提供一定的理论支撑.
ISSN:0253-2336
DOI:10.12438/cst.2023-0090