页岩气致密储层多尺度流动机理及基质-裂缝耦合渗流数学模型

摘要

针对页岩气储层具有纳微米级孔隙流动特点,采用连续介质力学与分子运动学相结合的方法进行描述.根据克努森数判断流体的流态,绘制了流态图版,阐明了不同区域的流动机理和流态特征,计算分析了渗透率校正因子随着克努森数的变化关系.建立了考虑扩散、滑脱特性的页岩气储层多尺度流动模型,在此基础上推导出考虑解吸、扩散和滑脱作用的非线性流动方程.运用保角变换及等值渗流阻力方法给出了考虑扩散、滑脱及解吸吸附作用的基质-裂缝耦合多尺度流动压裂井产能方程,并对页岩气井产能影响因素进行了分析.研究结果表明,页岩气致密储层流体流动存在过渡、滑移和连续三种流态,达西定律不适宜于纳米级孔隙流动的描述.地层压力下,对于纳微米级孔径的页岩储层,Knudsen数大于0.1,采用达西定律描述其流动偏离较大.利用新建压裂井产能模型计算结果表明,由压裂直井解吸气、游离气及总气体体积对比可以看出,随生产压差的增大,游离气和解吸气含量都呈增大趋势,游离气对产气量的贡献较大,当压差增大到一定程度以后,产气量增加缓慢.