頁巖氣藏無論是賦存、滲流機理還是開采方式都與常規(guī)油氣藏不同,人們對此問題的認識還比較少。首先,頁巖氣藏滲透率極低,一般小于1微達西,孔隙尺寸是微納米的數量級。在微納孔隙中,氣體流動屬于滑移流或過渡流,傳統(tǒng)達西定律不再適用。其次,吸附狀態(tài)的頁巖氣含量介于總含氣量的20%⁸5%之間,吸附氣對頁巖氣的滲流具有重要影響。再次,吸附層內氣體由于具有濃度梯度,會產生擴散現象。目前對頁巖氣在微納孔隙中滲流的研究還比較少,從微觀上研究頁巖氣在微納孔隙中的滲流機理對頁巖氣滲流理論的發(fā)展及頁巖氣的開采具有重要的理論和實際意義。本文在傳統(tǒng)格子Boltzmann方法的基礎上,考慮了微納孔隙中高克努森數的影響,對馳豫時間進行了修正;綜合反射及反彈邊界,模擬了微納孔隙邊界處的氣體滑移現象;利用Langmuir吸附模型,建立了頁巖氣吸附層厚度與溫度、壓力的關系;將頁巖氣吸附及吸附層內的擴散與格子Boltzmann方法相耦合,模擬了頁巖氣在微納單管孔隙及多孔介質中的流動,分析了孔隙大小、壓力、溫度、滑移分數、吸附現象、擴散系數等因素對頁巖氣流動的影響。獲得的主要結論如下:（1）由于頁巖氣在微納孔... 

【文章來源】：中國石油大學(華東)山東省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數】：83 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 研究目的及意義
    1.2 國內外研究現狀
        1.2.1 頁巖氣勘探開發(fā)現狀
        1.2.2 頁巖氣微觀滲流理論進展
    1.3 研究內容、關鍵問題和技術路線
        1.3.1 研究內容
        1.3.2 關鍵問題
        1.3.3 技術路線
    1.4 本章小結
第二章 頁巖氣的賦存特征及滲流機理
    2.1 頁巖氣藏的基本特征
    2.2 頁巖氣的賦存形式
        2.2.1 吸附態(tài)
        2.2.2 游離態(tài)
        2.2.3 溶解態(tài)
    2.3 微觀條件下的氣體流態(tài)劃分
    2.4 頁巖氣的運移過程及微觀滲流機理
        2.4.1 頁巖氣的吸附-解吸機理
        2.4.2 頁巖氣擴散機理
    2.5 本章小結
第三章 格子Boltzmann方法原理
    3.1 格子Boltzmann方法的基本思想
    3.2 格子Boltzmann方程
    3.3 格子Boltzmann的基本模型
        3.3.1 D2Q9模型
        3.3.2 D3Q19模型
    3.4 格子Boltzmann邊界處理方法
        3.4.1 壓力邊界條件
        3.4.2 速度邊界條件
        3.4.3 反彈邊界條件
        3.4.4 周期性邊界條件
        3.4.5 反彈與反射混合格式(BSR)
        3.4.6 非平衡態(tài)反彈格式
        3.4.7 非平衡外推格式
    3.5 格子Boltzmann方法中基本物理單位與格子單位的轉化
        3.5.1 基于相似理論的單位轉化
        3.5.2 基于無量綱方法的實際物理單位與格子單位之間轉換
    3.6 本章小結
第四章 頁巖氣在微納孔隙中的流動
    4.1 D2Q9模型的改進
        4.1.1 高克努森數下弛豫時間的修正
        4.1.2 考慮氣體滑移現象時壁面邊界條件的處理
        4.1.3 考慮氣體擴散效應時壁面邊界條件的處理
        4.1.4 吸附對孔隙大小的修正
        4.1.5 吸附層厚度與溫度的關系
    4.2 格子Boltzmann模型的結果驗證
        4.2.1 泊肅葉流動的數值解
        4.2.2 格子Boltzmann方法的結果驗證
    4.3 頁巖氣在微納孔隙中流動結果分析
        4.3.1 高克努森數對頁巖氣流動的影響
        4.3.2 氣體的滑移效應對頁巖氣流動的影響
        4.3.3 吸附及擴散作用對頁巖氣流動的影響
        4.3.4 孔隙尺寸對頁巖氣流動的影響
        4.3.5 孔隙內溫度對頁巖氣流動的影響
        4.3.6 氣體吸附量對頁巖氣流動的影響
        4.3.7 氣體擴散系數對頁巖氣流動的影響
    4.4 本章小結
第五章 頁巖氣在微納多孔介質中的滲流規(guī)律
    5.1 多孔介質圖片的獲取及前期處理
    5.2 多孔介質圖片的識別
    5.3 二維多孔介質中的參數選取及數值模擬
    5.4 頁巖氣在多孔介質中的模擬結果
        5.4.1 表面滑移對頁巖氣在多孔介質中流動的影響
        5.4.2 氣體吸附作用對頁巖氣在多孔介質中流動的影響
    5.5 本章小結
結論
參考文獻
攻讀碩士學位期間取得的學術成果
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]中國頁巖氣地質特征、資源評價方法及關鍵參數[J]. 董大忠,王玉滿,黃旭楠,張晨晨,管全中,黃金亮,王淑芳,李新景.  天然氣地球科學. 2016(09)
[2]基于數字巖心的砂粒對儲集層滲透特性影響[J]. 薛健康,王玉斗,王殿生,周偉,王雪英.  新疆石油地質. 2016(04)
[3]頁巖氣藏“甜點”構成要素及富氣特征分析——以四川盆地長寧地區(qū)龍馬溪組為例[J]. 潘仁芳,龔琴,鄢杰,金吉能.  天然氣工業(yè). 2016(03)
[4]恒粘度可壓流N-S方程解的存在及性質[J]. 張美花.  九江學院學報(自然科學版). 2016(01)
[5]多孔介質滲流力學理論研究現狀及發(fā)展趨勢[J]. 孫婉.  上海國土資源. 2013(03)
[6]頁巖氣開發(fā)綜述[J]. 張東曉,楊婷云.  石油學報. 2013 (04)
[7]中國頁巖氣資源勘探開發(fā)挑戰(zhàn)初論[J]. 王道富,高世葵,董大忠,黃旭楠,王玉滿,黃金亮,王淑芳,蒲泊伶.  天然氣工業(yè). 2013(01)
[8]中國非常規(guī)油氣資源與勘探開發(fā)前景[J]. 賈承造,鄭民,張永峰.  石油勘探與開發(fā). 2012(02)
[9]頁巖氣儲層的形成條件與儲層的地質研究內容[J]. 郭嶺,姜在興,姜文利.  地質通報. 2011(Z1)
[10]頁巖氣資源潛力與勘探開發(fā)前景[J]. 董大忠,鄒才能,李建忠,王社教,李新景,王玉滿,李登華,黃金亮.  地質通報. 2011(Z1)

碩士論文
[1]基于格子Boltzmann方法的二維多孔介質滲流研究[D]. 鄧平平.大連理工大學 2014



本文編號：3194211