力學所探討頁岩氣開採中微觀參量對宏觀產量的影響

最新 07-31

原標題：力學所探討頁岩氣開採中微觀參量對宏觀產量的影響

眾所周知，頁岩中存在豐富的納米孔隙，並且具有低孔、低滲的特點，頁岩氣開採時必須採用水力壓裂等手段在儲層中形成密集有效的裂縫網才能實現商業開採。那麼，頁岩氣的產量與有機質內的納米孔隙的關聯度如何？怎樣建立微觀與宏觀的聯繫？是當前頁岩氣開發中急需解決的科學問題。

近期，中國科學院力學研究所流固耦合實驗室林緬研究團隊針對這一問題取得新進展。研究人員從認識頁岩中至關重要的有機質塊和有機質孔出發，提出了有機質表徵單元體（oREV）的概念，通過多尺度掃描圖像，結合統計方法，建立了具有oREV尺度的統計耦合模型。該模型充分考慮了有機質和無機質的耦合。通過融合課題組前期工作，將納米喉道內的甲烷吸附、有機質內甲烷的運移擴散，及無機質內裂縫網的達西流動有機地結合在一起，形成了一套快速高效預測頁岩氣產量的方法，真正實現了跨尺度的滲流模擬。通過計算分析發現，統計耦合模型所預測的產量曲線比其他模型的結果更合理，能夠部分回答當前關於理論預測產量與實際產量脫鉤的問題。

該研究成果已發表在石油工程學科國際期刊Journal of Petroleum Science and Engineering（Cao G, Lin M, Jiang W, Zhao W, Ji L, Li C, et al. A statistical-coupled model for organic-rich shale gas transport. Journal of Petroleum Science and Engineering 2018; 169: 167-183.）上。研究工作得到了中科院先導B頁岩氣專項、國家自然科學基金和國家重點基礎研究發展計劃（「973」）等的支持。