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页岩纳米级孔隙中气体传输流量的计算方法

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1、表 达式为: 0044 0045 将公式(2)代入公式(1), 得到详细的气体Kn数的表达式: 说明2 0043 式中: 平均分子自由程, nm; d孔喉直径, nm; 其中, 气体平均分子自由程 的B中, 利用克努森系数(Kn)判断储层中气体流 态, 克努森系数(Kn)的计算公式如下所示: 004力、 表面最大浓度、 朗 格缪尔压力、 表面扩散系数。 0041 在本发明提供的实施例中, 上述步骤数包括气体类型、 气体常数、 气体摩尔质量、 气体黏度、 切向动量调节系数、 气体分子密度、 平均压传输 流量在气体总传输流量中的比例。 0040 在本发明提供的实施例中, 上述步骤A中, 气体相关参。

2、量传输统一方程; 0039 E、 根据所述质量传输统一方程, 计算在纳米级孔隙中不同传输机理下气体的C、 根据储层气体流态, 建立相应的气体质量传输方程; 0038 D、 建立储层气体在不同流态下的质收集储层温度、 储层压力、 孔隙尺寸和气体相关参数; 0036 B、 判断储层气体流态; 0037 。 0034 本发明提供了页岩纳米级孔隙中气体传输流量的计算方法, 包括下列步骤: 0035 A、 本发明提供了页岩纳米级孔隙中气体传输流量的计算方法, 其目的在于, 解决现 有技术中存在的上述问题通技术人员在没有作出创造性劳动 前提下所获得的所有其它实施方式, 都属于本发明保护的范围。 0033制。

3、要求保护的本发明的范围, 而是仅仅表示本发明 的选定实施方式。 基于本发明中的实施方式, 本领域普施方式, 而不是全部的实施方式。 因此, 以下对在附图中提供的本 发明的实施方式的详细描述并非旨在限, 对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、 完整地描述, 显然, 所描述的实 施方式是本发明一部分实 0032 为使本发明实施方式的目的、 技术方案和优点更加清楚, 下面将结合本发明实施 方式中的附图气体传输比例随压力的变化关 系图。 具体实施方式 0031 下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。件下气体传输比例随压力的变化关 系图; 0030 图8本发明提供的大孔(孔隙直径为500nm)条件下)。

4、条件下气体传输比例随压力的变化关系 图; 0029 图7本发明提供的大孔(孔隙直径为100nm)条5nm)条件下气体传输比例随压力的变化关系 图; 0028 图6本发明提供的中孔(孔隙直径为50nm2/9 页 4 CN 107480316 A 4 图; 0027 图5本发明提供的中孔(孔隙直径为2; 0026 图4本发明提供的中孔(孔隙直径为10nm)条件下气体传输比例随压力的变化关系 说明书 关系 图; 0025 图3本发明提供的中孔(孔隙直径为5nm)条件下气体传输比例随压力的变化关系 图力的变化关系 图; 0024 图2本发明提供的微孔(孔隙直径为2nm)条件下气体传输比例随压力的变化些。

5、附图获得其它相关的附图。 0023 图1本发明提供的微孔(孔隙直径为1nm)条件下气体传输比例随压被看作 是对范围的限定, 对于本领域普通技术人员来讲, 在不付出创造性劳动的前提下, 还可以根 据这施方式中所需要使用 的附图作简单地介绍, 应当理解, 以下附图仅示出了本发明的某些实施例, 因此不应纳米级孔隙中的传输机理。 附图说明 0022 为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案, 下面将对实孔隙中处于不同传输方式下的气体传输流量, 根据上 述气体传输流量在气体总传输流量中的比例来研究气体在重传输机理, 建立了多尺度多流态下的气体质量传输统一方程, 该质量 传输统一方程可计算出气体在纳米级 。

6、综合考虑游离态页岩气黏性流、 Knudsen扩散、 滑脱效应和吸附态页岩气解 吸作用、 表面扩散多法 充分考虑了页岩气主要以游离态和吸附态赋存的特点, 采用了连续介质力学和分子运动学 相结合的方法,0nm孔隙直径)。 0021 本发明的有益效果为: 本发明提供的页岩纳米级孔隙中气体传输流量的计算方步骤E中, 上述纳米级孔隙包括微孔(孔隙直径 2nm)、 中孔(2nm孔隙直径50nm)、 大孔(5吸附气最大吸附浓度, mol/m3; 贡献系数, 无因次。 0020 在本发明提供的实施例中, 上述扩散系数, m2/s; M气体摩尔质量, g/mol; Ds 表面扩散系数, m2/s; Csmax 。

7、p储层压力, MPa; pLLangmuir 压力, MPa; F滑脱系数, 无量纲; Dk克努森 气体黏度, Pas; kD页 岩固有渗透率, m2; dm气体分子直径, m; r孔吼半径, m;kg/(m2s); Jsurface表面扩散质量流量, kg/(m2s); 气体密度, kg/m3;m2s); Jslip滑脱效应质量流量, kg/(m2s); Jknudsen克努森扩散质量流量, 19 式中: Jtol总的质量流量, kg/(m2s); Jvicious黏性流质量流量, kg/(0017 在本发明提供的实施例中, 上述步骤D中, 质量传输统一方程及计算公式如下: 0018 00明。

8、提供的实施例中, 上述步骤C中, 气体质量传输方程包括游离气质量传输 方程和吸附气质量传输方程。 层温度, K; 常数, 3.14; 气体分子碰撞直径, m; d孔喉直径, nm。 0016 在本发系数, 无因次; KB玻尔兹曼常数, 1.380510-23J/K; p储层压 力, MPa; T储: 说明书 1/9 页 3 CN 107480316 A 3 0014 0015 式中: Kn克努森例中, 上述步骤B中, 利用克努森系数(Kn)判断储层中气体流 态, 克努森系数(Kn)计算公式如下分子密度、 平均压力、 表面最大浓度、 朗 格缪尔压力和表面扩散系数。 0013 在本发明提供的实施A。

9、中, 气体相关参数包括气体类型、 气体常数、 气体摩尔质量、 气体黏度、 切向动量调节系数、 气体同传输机理下气体的传输 流量在气体总传输流量中的比例。 0012 在本发明提供的实施例中, 上述步骤体在不同流态下的质量传输统一方程; 0011 E、 根据所述质量传输统一方程, 计算在纳米级孔隙中不流态; 0009 C、 根据储层气体流态, 建立相应的气体质量传输方程; 0010 D、 建立储层气 0007 A、 收集储层温度、 储层压力、 孔隙尺寸和气体相关参数; 0008 B、 判断储层气体发明的技术方案如下: 0006 本发明提供了页岩纳米级孔隙中气体传输流量的计算方法, 包括下列步骤:岩。

10、纳米级孔隙中气体传输流量的计算方法, 其目的在于, 解决现 有技术中存在的上述问题。 0005 本无法分别对该多重传输方式中的各过程及转换进行方便、 准确的描述。 发明内容 0004 本发明提供了页。 但由 于页岩气在微纳米级孔隙中存在着多重传输方式, 并且不同的传输方式会发生相互转化, 现有技术态页岩气在不同孔隙介质和 外界条件下的流态, 然后针对每一种流态选用相关的方程计算对应的气体传输流量、 温度等环境因素对传输规律的综合影响, 目前 通常采用的方法都是通过引入无因次的克努森数来表征吸附扩散、 渗流、 滑脱、 克努森扩散等同时存在、 相互 影响、 相互制约的整体过程, 以及孔径、 压力 。

11、扩散、 渗流、 滑脱流、 克努森扩散流等多种传输机理。 0003 为了准确描述页岩气吸附-解吸、 的流动具有多尺度性; 其次页岩气在不同的孔径中其流态不同, 导致页岩气在 流动过程中存在吸附-解吸、 括有机质纳米孔隙、 微孔隙、 储层天然微裂缝和压裂改造形成的多尺度复杂裂缝网络, 页岩 气在储层中岩气溶解于干酪根和 水体中; 页岩气在页岩储集层中的传输表现出多尺度性, 首先页岩气储集和渗流空间包自生自储的特点, 除了赋存于孔隙和 裂缝中的游离气, 纳微米孔隙壁上也赋存有大量吸附气, 还有部分页岩气在页岩储层中表现出多种赋存方式、 多重传输方 式并存的特点: 赋存方式多样, 因为页岩气储层具有气。

12、体传输流量的计算方法, 属于页岩气开发技术领 域。 背景技术 0002 与常规天然气储层相比, 页16 A 2 页岩纳米级孔隙中气体传输流量的计算方法 技术领域 0001 本发明涉及页岩纳米级孔隙中大吸附浓度, mol/m3; 贡献系数, 无因次。 权利要求书 1/1 页 2 CN 1074803 m2/s; M气体摩尔质量, kg/mol; Ds表面扩散 系数, m2/s; Csmax吸附气最压力, MPa; pLLangmuir压力, MPa; F滑脱系数, 无量纲; Dk克努森扩散系数,度, Pas; kD页岩固有渗透 率, m2; dm气体分子直径, m; r孔隙半径, m; p储层2。

13、s); Jsurface表面 扩散质量流量, kg/(m2s); 气体密度, kg/m3; 气体黏Jslip 滑脱效应质量流量, kg/(m2s); Jknudsen克努森扩散质量流量, kg/(m Jtol总的质量流量, kg/(m2s); Jvicious黏性流质量流量, kg/(m2s); 述传输流量的计算方法, 其特征在于, 上述步骤D中, 所述质量传输 统一方程及计算公式如下: 式中:上述步骤C中, 所述质量传输 方程包括游离气质量传输方程和吸附气质量传输方程。 5.根据权利要求1所子碰撞直径, m; d孔喉直径, nm。 4.根据权利要求1所述传输流量的计算方法, 其特征在于, .。

14、380510-23J/K; p储层压力, MPa; T储层温度, K; 常数, 3.14; 气体分流态, 克努森系数(Kn)计算公式如下: 式中: Kn克努森系数, 无因此; KB玻尔兹曼常数, 1要求1所述传输流量的计算方法, 其特征在于, 上述步骤B中, 利用克努森系 数(Kn)判断储层中气体摩尔质量、 气体黏度、 气体分子密度、 表面最大浓度、 朗 格缪尔压力和表面扩散系数。 3.根据权利输流量的计算方法, 其特征在于, 上述步骤A中, 所述气体相关 参数包括气体类型、 气体常数、 气体计算在纳米级孔隙中不同传输机理下气体的传输流量 在气体总传输流量中的比例。 2.根据权利要求1所述传量。

15、传输方程; D、 建立储层气体在不同流态下的质量传输统一方程; E、 根据所述质量传输统一方程, 力、 孔隙尺寸和气体相关参数; B、 判断储层气体流态; C、 根据储层气体流态, 建立相应的气体质页岩纳米级孔隙中气体传输流量的计算方法, 其特征在于, 包括下列步骤: A、 收集储层温度、 储层压页 附图4页 CN 107480316 A 2017.12.15 CN 107480316 A 1.气体传输流量在气体总传输流量中的 比例来研究气体在纳米级孔隙中的传输机理。 权利要求书1页 说明书9 方程, 该质量传输统一方程可计算出气体在纳米 级孔隙中处于不同传输方式下的气体传输流量, 根据上述 。

16、本发明充分 考虑了页岩气主要以游离态和吸附态赋存的特 点, 建立了多尺度多流态下的气体质量传输统一下的质量传输统一 方程; E、 计算在纳米级孔隙中不同传输机理的气 体传输流量在总传输流量中的比例。层气体流态; C、 根据 储层气体流态, 建立相应的气体质量传输方程; D、 建立储层气体在不同流态输流量的计算 方法, 包括下列步骤: A、 收集储层温度、 孔隙尺寸 和气体相关参数; B、 判断储的计算方 法 (57)摘要 本发明属于页岩气开发技术领域, 具体而 言, 涉及页岩纳米级孔隙中气体传nt.Cl. G06F 17/50(2006.01) (54)发明名称 页岩纳米级孔隙中气体传输流量春龙川 (74)专利代理机构 北京中索知识产权代理有限 公司 11640 代理人 霍春月 (51)I西南石油大学 地址 610500 四川省成都市新都区新都大 道8号 (72)发明人 曾凡辉程小昭郭建(21)申请号 201710402207.5 (22)申请日 2017.06.01 (71)申请人 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日。

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