各向異性三重孔隙介質應力與多相滲流耦合理論研究

《各向異性三重孔隙介質應力與多相滲流耦合理論研究》是依託中國科學院力學研究所，由趙穎擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：各向異性三重孔隙介質應力與多相滲流耦合理論研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：趙穎
• 依託單位：中國科學院力學研究所

項目摘要

頁岩氣因其分布廣、清潔，被認為是常規能源的重要替代能源之一。由於頁岩氣藏具有超緻密特低孔、特低滲、存在吸附解吸和各向異性等特性，本項目將頁岩氣藏視為各向異性三重孔隙介質，即整個系統由具有納達西滲透率的非聯通子基質、具有毫達西滲透率的聯通微裂隙和巨觀裂隙組成，微觀和巨觀裂隙網路以粘性達西滲流為主導，子基質孔隙以擴散和解吸為主導。建立與各向異性有效應力相關、考慮子基質解吸變形和滑脫效應的滲透率動態模型；建立既考慮滲透率各向異性，又考慮岩石固體骨架力學性質各向異性的三重孔隙介質多相流體流動與固體骨架變形耦合的全耦合理論模型；利用超音波方法通過室內實驗確定頁岩橫觀各向同性力學參數；利用高效穩定的數值計算方法進行數值求解。並利用所建立的流固耦合數值模型研究頁岩氣藏的孔滲結構及多尺度滲流產出機理，進而進行頁岩氣藏的產能預測和動態分析。該研究對於頁岩氣藏的有效開發具有重大理論意義和實際工程價值。

結題摘要

頁岩氣因其分布廣、清潔，被認為是常規能源的重要替代能源之一。由於頁岩氣藏具有超緻密特低孔、特低滲、存在吸附解吸和各向異性等特性，本項目將頁岩氣藏視為各向異性三重孔隙介質，即整個系統由具有納達西滲透率的非聯通子基質、具有毫達西滲透率的聯通微裂隙和巨觀裂隙組成，微觀和巨觀裂隙網路以粘性達西滲流為主導，子基質孔隙以擴散和解吸為主導。建立與各向異性有效應力相關、考慮子基質解吸變形和滑脫效應的滲透率動態模型；建立既考慮滲透率各向異性，又考慮岩石固體骨架力學性質各向異性的三重孔隙介質多相流體流動與固體骨架變形耦合的全耦合理論模型；採用三軸壓縮試驗機對龍馬溪組露頭頁岩岩芯進行三軸抗壓岩石力學實驗，確定橫觀各向同性岩石的5個材料參數，從而確定有效應力係數。利用岩石聲發射Kaiser 效應測定地應力。利用高效穩定的數值計算方法進行數值求解。並利用所建立的流固耦合數值模型研究頁岩氣藏的孔滲結構及多尺度滲流產出機理，進而進行頁岩氣藏的產能預測和動態分析。該研究對於頁岩氣藏的有效開發具有重大理論意義和實際工程價值。