煤系页岩渗流实验特性和应力相关双重介质模型1)

• 作 者: 刘卫群[1]张宏学[2]
• 机 构: 中国矿业大学力学与建筑工程学院、深部岩土力学与地下工程国家重点实验室,徐州 221116
• 出 处: 第二届页岩油气高效开采力学问题研讨会
• 发表日期: 2015年期

　　如何提高页岩气的产量已经成为我国科研工作者的研究热点和难点之一。诸如压裂方法优化、裂隙碎屑和支撑剂作用、注气增采等方面都存在尚待开展或深入的研究。本文以煤系页岩为例,实验测试了完整和破裂岩样的渗透特性。基于实验建立页岩储层的有效应力—渗透率/孔隙度双重介质模型和流固耦合控制方程,并导入COMSOL软件模拟,分析了储层埋深、裂隙渗透率、基质渗透率等对页岩气采收率的影响。最后,考虑竞争吸附和滑脱效应,将上述模型加以修正应用到了CO2/N2注气开采和非Darcy流动的计算。测试和模拟结果表明,渗透率均随围压增大而降低,符合急降—缓降两阶段指数函数关系。煤系裂隙和完整岩样的渗透率差别不像海相页岩大,但也相差近3个量级。裂隙发育程度的大小明显影响瞬时产气速率,但对页岩储层开采周期的累计产气量影响不大。注CO2和N2均能有效提高页岩气的采收率,注CO2还会出现产气速率增—减—增的反弹现象。裂隙渗透率越小,考虑Knudson滑脱修正越有意义,而非Darcy影响的计算正好相反,裂隙渗透率越大越有价值,1mD附近单位量级的变化是否修正将会带来±20％的误差。