致密储层中流体流动的LBM模拟

摘要

全球的油气资源勘探开发正从常规领域向着非常规领域跨越，页岩气、致密油的开发成为行业的热点，也深刻影响着世界前进的步伐。随着我国经济的飞速发展，能源缺口日益明显，而我国非常规油气资源储量丰富，亟待开发。非常规储层基本为致密储层，与常规储层存在很大差异，流体的流动形态、流动规律又有诸多不同，相关的理论研究亟待完善。格子Boltzmann方法（LBM）经过数十年的发展，已经被证明是研究微尺度流动的可靠方法。因而本文基于格子Boltzmann方法，研究致密储层中页岩气和致密油的流动机理，为更好地理解油气在致密储层中的流动运移提供借鉴。 本文首先建立了考虑微尺度效应和努森层影响的气体微尺度流动的LBM模型，研究了气体在两平板间的微尺度流动，气体在圆柱组成的多孔介质中的流动，发现了气体的正滑移现象与压力的非线性特征以及表观渗透率与努森数的关系。在此基础上，研究了页岩储层中页岩气的流动形态，而后考虑页岩气流动的微尺度效应以及努森层的影响，利用格子Boltzmann方法模拟了页岩气在纳米缝中的流动，研究了纳米缝的渗透率，并与现有的渗透率的模型进行了对比。通过过程法生成了页岩的多孔介质，并且模拟了页岩气在此多孔介质中的流动。对于致密油在致密储层中的流动，本文建立了致密油微尺度流动的格子Boltzmann模型，并利用该模型模拟了致密油在纳米缝中的流动，并且与分子动力学模拟的结果进行了对比验证。之后，采用了5种粗糙单元，分别研究了致密储层表面的粗糙度的大小对致密油流动的影响，并对比了不同粗糙单元对流动的影响。

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