基于格子Boltzmann方法的页岩气微观流动模拟

摘要：

页岩中的主要孔隙类型是纳米孔隙,气体在纳米孔隙中的流动不同于在常规孔隙中的流动,其存在微尺度效应,因此基于连续介质假设的达西方程不再适用.由于页岩气藏一般处于高压环境,气体比较稠密,理想气体状态方程也不再适用.而格子Boltz-mann方法是一种介观流动模拟方法,其不基于连续介质假设,适用于从滑移区到过渡区的气体流动模拟,并且能够考虑气体稠密性和非理想气体状态方程的影响.基于考虑努森层影响和微尺度效应的非理想气体格子Boltzmann方法,结合镜面反射格式与反弹格式组合的滑移边界条件,采用二维平板模型,研究了孔隙尺寸、压力和温度等因素对微尺度效应的影响,并对影响机理进行了分析.结果表明:努森数是微尺度气体流动的控制参数;在滑移区和自由分子流区,各因素对微尺度效应的影响较小,而在过渡区,各因素对微尺度效应的影响较大;通过表观渗透率与固有渗透率比值随努森数的变化关系,并与常用的页岩气藏表观渗透率计算模型进行对比,验证了目前常用页岩气藏表观渗透率计算模型的准确性.

关键词：格子Boltzmann方法、页岩气、纳米孔隙、微尺度效应、非理想气体

所属期刊栏目：36

分类号：TE311(油气田开发与开采)

资助基金：国家自然科学基金项目51490654、51234007、51404291、51304232;壳牌中国项目PT37341;教育部长江学者和创新团队发展计划项目IRT1294;高等学校学科创新引智计划项目B08028;山东省自然科学基金项目ZR2013DL011;中央高校基本科研业务费专项基金项目14CX05026A

在线出版日期：2015-12-01（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：1280-1289