多因素影响下多孔介质中气体突破渗透率衰减模型

摘要

突破渗透率是评价页岩气开发和CO2地质封存的重要指标,但是,突破渗透率的影响因素及其协同影响机制尚不明确.为此,基于部分饱和多孔介质突破压力"S"形曲线模型和滑脱效应理论,建立了部分饱和多孔介质突破渗透率衰减模型,并分别通过较高渗透率玻璃平面孔隙网络可视化空气突破渗流实验,结合前人低渗透率砂岩和页岩岩样CO2、 CO2-CH4突破渗流实验成果,验证了衰减模型的有效性,最后分析了突破渗透率的影响因素及其协同影响机理.研究结果表明:①可以同时考虑润湿相初始饱和度、出口背压以及滑脱因子协同作用建立气体突破渗透率衰减模型;②玻璃平面孔隙网络可视化空气突破渗流实验结果以及前人低渗透率岩心突破渗流实验成果验证了气体突破渗透率衰减模型的有效性;③衰减模型比指数模型更能准确地揭示突破渗透率随润湿相初始饱和度的指数式衰减和倒"S"形曲线衰减特征;④润湿相初始饱和度、出口背压以及滑脱因子三者协同影响气体突破渗透率,初始润湿相饱和度较低时,出口背压的升高会引起滑脱因子较高气体的突破渗透率显著降低,而润湿相初始饱和度较高时,无论气体的滑脱因子高或低,出口背压对气体突破渗透率的影响均会变小.结论 认为,所建立的气体突破渗透率衰减模型对于加大非常规气藏开发力度、指导CO2地质封存具有重要的意义,有助于推动我国实现"碳中和"目标.