【摘 要】
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页岩气藏具有独特的存储和低渗特征,水平井完井和水力压裂技术是成功开发页岩气藏的关键技术。但在水力压裂过程中,只有少部分的压裂液在清洗阶段被回收,大部分压裂液滞留在页岩地层中影响着页岩气藏的有效开发。研究页岩的水蒸气吸附扩散机理十分重要,有助于为页岩气的生产和压裂设计提供参考依据。本文采用中国南方下志留统龙马溪组页岩样品,研究了不同温度和湿度下页岩的水蒸气吸附扩散机理。研究表明：页岩的水蒸气吸附等温
【机 构】
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中国科学院力学研究所,北京100190 中国石油勘探开发研究院,北京100083
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页岩气藏具有独特的存储和低渗特征,水平井完井和水力压裂技术是成功开发页岩气藏的关键技术。但在水力压裂过程中,只有少部分的压裂液在清洗阶段被回收,大部分压裂液滞留在页岩地层中影响着页岩气藏的有效开发。研究页岩的水蒸气吸附扩散机理十分重要,有助于为页岩气的生产和压裂设计提供参考依据。本文采用中国南方下志留统龙马溪组页岩样品,研究了不同温度和湿度下页岩的水蒸气吸附扩散机理。研究表明：页岩的水蒸气吸附等温曲线属于且型,水蒸气吸附量随着温度的增加而增大。采用Langmuir,Freundlich,GAB,FHH方程对不同温度吸附实验结果进行拟合,结果发现GAB模型最适合用于描述页岩的水蒸气吸附过程。在此基础上,基于Maxwell-Stefan扩散方程和GAB吸附模型模拟页岩的水蒸气吸附扩散过程,模拟结果比实验结果略低,这是因为模拟中并未考虑页岩的水蒸气吸附发生了相态变化,而实验中页岩的水蒸气吸附发生了毛细凝聚,从而引起二者的差异。
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表面活性剂可以吸附在油水界面，降低界面张力，在三次采油中得到广泛运用。本文基于相场方法对孔隙尺度表面活性剂两相流进行模拟研究。模型引入两个相场变量分别追踪相界面和表面活性剂浓度，油水流动采用IVavier-Stokes方程描述。
气体动理学格式是针对高速可压缩问题的计算方法。本文将拓展气体动理学格式的应用领域，测试该数值格式在孔隙尺度上模拟不可压低速流体在多孔介质内流动过程的可行性与有效性。测试结果表明：气体动理学格式在空间上具有二阶精度，能够利用均匀直角网格进行数值模拟，较精确地预测多孔介质的渗透率；相比于单松弛的格子玻尔兹曼方法，气体动理学格式能够精确实现壁面无滑移边界条件，从而正确反映渗透率与粘性无关的特性；对于复杂
特高含水期剩余油在储层中主要以非连续相分布，基于宏观达西定律及两相渗流理论很难准确描述特高含水期剩余油在地层中的流动。为研究剩余油在不同性质地层条件下的赋存方式，并在微尺度研究提高采收率方法，本文采用N-S方程与相场方法结合的微观两相流动模型，模拟油水两相在微尺度多孔介质内的流动。数值模拟结果显示，壁面润湿性对剩余油分布具有重要影响；表面活性剂驱最终采收率与使用时间存在明显相关性，而聚合物驱不存在
在油气藏开发过程中,COz驱替法能够有效降低原油粘度,减少CO：的排放量,已逐步被采用。早先的室内实验和真实油气藏的室外试验研究发现,气体运动过程表现出典型的次扩散行为,即CO：气体穿透曲线存在重拖尾现象。已有研究表明,分数阶导数模型能够准确描述非均匀介质中的流动和扩散过程,刻画其在时间上的记忆性和空间上的全局相关性。时间分数阶对流一扩散方程(FADE模型的数值模拟结果表明,该模型可以较好地捕获C
基于华北潜山致密油储集层岩样,开展了不同压力常规气驱和高速离心实验,结合核磁共振技术,建立含裂缝多孔介质内原油动用潜力评价方法,定量研究目标油藏气驱动用潜力.研究表明：由于裂缝的影响,含裂缝岩心进行低压力下常规气驱油实验中“气体指进现象严重,,,增加驱替压力后,T2谱和驱出油百分数变化较小,驱油效率提高不大(3块岩心常规气驱压力由0.014MPa增加至2.6MPa驱出油百分数增加平均值为6.3％)
多尺度多孔介质具有从常规尺度到微纳米尺度并存的孔隙结构，气体渗流的物理机理非常复杂。尽管目前有些修正理论模型能够描述多尺度多孔介质中的单相渗流，但是往往存在一些经验常数且难以确定，微观渗流机理不明确。气体在多尺度多孔介质中的渗流过程涉及菲克扩散、努森扩散、滑移流动和无滑移流等输运过程，是多重输运机制共同作用的结果，因此很难用唯一的层流流动来描述气体的渗流特征。大量的数据表明真实多孔介质中的内部孔隙
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流体在纳米尺度下的流动特征变得越来越受关注,尤其是随着页岩气的开发发展,而且气体在纳米管中的流动机理还包括连续流、滑脱流和过渡流,这些导致流动机理变得非常难。因此,我们实验采用了去离子水和气体分别流过孔径为16}m,6}m的微米管,以及124nm和67nm的纳米管,研究流体在纳米多孔介质的的流动特征。
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