页岩气在纳微孔道中的流动模拟研究

来源：石油科学通报杂志2017年第1期北京时间：

作者：曾彦；宁正福；齐荣荣；黄亮；吕朝辉

单位：中国石油大学(北京)石油工程教育部重点实验室, 北京 102249;中国石油大学(北京)油气资源与工程国家重点实验室, 北京 102249

摘要：富有机质页岩中存在大量的纳米孔隙,连续介质流的Navier-Stokes方程难以准确描述纳米孔隙中的气体流动行为.为此,采用格子Boltzmann方法模拟了气体在页岩纳微孔道中的流动.结果表明:页岩气在纳微孔道中的流动存在显著的纳米尺度现象,表现为气体的平均流速大于Poiseuille公式计算值;纳微孔道中气体的稀薄效应显著,孔壁处的气体速度不为零;且孔道直径越小,孔壁的滑移速度越大,甚至大于孔道中的气体速度、流速剖面也由抛物线型转变为柱塞状.页岩气在纳米孔中流动时发生"双滑脱效应",流体粒子与孔壁发生碰撞,获得动能后反弹进入孔道中,增强整个纳微孔道气体的流动."双滑脱效应"导致页岩气的渗透率大于等效液体渗透率,并引起克氏渗透率图中,气体渗透率与平均压力的倒数偏离直线关系.

关键词：页岩,纳米孔,格子Boltzmann方法,流动模拟,纳米尺度,双滑脱效应