基于均匀化理论的页岩基质流固耦合尺度升级

• Published in: 中国石油大学学报（自然科学版） Vol. 45; no. 1; pp. 101 - 109
• Main Authors: 严侠, 王东英, 樊伟鹏, 刘丕养, 樊冬艳, 姚军
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: 中国石油大学(华东)石油工程学院,山东青岛 266580 20.02.2021
• Subjects: 流固耦合; 等效连续介质; 尺度升级; 页岩气; 均匀化理论
• ISSN: 1673-5005
• DOI: 10.3969/j.issn.1673-5005.2021.01.012

TE319; 页岩基质通常由微尺度的有机质和无机质组成,由于这两种介质的力学性质差异较大,且气体在两者中的赋存方式和流动机制均不相同,要准确刻画气体在页岩基质中的流固耦合过程,需针对两种介质建立不同的微尺度模型,但由于计算效率问题,微尺度模型无法直接用于宏观模拟.基于均匀化理论建立一种页岩基质流固耦合尺度升级方法,将微尺度上有机质和无机质各自特征有效地表征到宏观模拟中.首先,将页岩基质看成是由有机质和无机质组成的非均质多孔弹性介质,考虑真实气体在这两种介质中不同的赋存方式和流动机制,建立微尺度流固耦合模型;然后,采用均匀化理论进行尺度升级,推导得到页岩基质的宏观等效流固耦合模型,并给出相关等效参数的定义和计算方式;最后,通过数值算例验证方法的正确性,并分析有机质力学性质、体积分数和分布对页岩气藏宏观流固耦合数值模拟的影响.结果表明:有机质弹性模量越小、无机质连通性越好,累积产气量越高,而有机质体积分数越高,早期的累积产气量越低,后期的累积产气量越高.