利用简化的局部密度模型研究纳米孔中气体吸附、应力依赖性和非达西流对气体储存、运移的影响

作为一种非常规岩石，页岩含有煤层和致密砂岩的所有特征，分别为气体吸附能力、微尺度和纳米级孔隙度、极低渗透率。页岩的储气机制不仅以大孔隙和天然裂缝中的游离气体为主，还受微孔的有机质（干酪根）和黏土矿物中的吸附气体控制。此外，达西定律不再适用于描述纳米级孔隙中的气体运移。因此，考虑到气体吸附作用、应力依赖性及非达西流的影响，开发出可靠的模型来计算纳米级孔隙的有效孔隙度和渗透率对于表征页岩气藏的性质和解释纳米孔中的气流行为是至关重要的。

在本研究中，简化的局部密度（SLD）模型已在最近的研究中成功应用，来分析在煤、活性炭和页岩的气体吸附，用于分析从5个页岩柱塞样中测量到的甲烷吸附数据。本文提出了一个确定吸附气体厚度的方法，该方法取决于SLD 模型的密度分布，进而提供了甲烷吸附量对孔隙体积（PV）的校正。此外，应力依赖效应被纳入气体吸附效应，以在页岩中产生有效的孔隙度函数。另外，纳米孔中气体运移的非达西流效应来源于SLD 模型的裂隙状孔隙几何形状，并由二阶气体滑移和克努森扩散的加权和表示。 所以，有效渗透率被确定为气体吸附作用、应力依赖性及非达西流的函数。此外，将有效孔隙度和渗透率的函数结合到数值模拟器中，以对来自Barnett 页岩储层中的多级水力压力水平井的天然气生产数据进行历史拟合。模拟结果与油田规模的天然气生产数据恰当匹配。最后，对气体吸附、应力依赖和非达西流效应进行了敏感性研究，以研究它们对评估和估算页岩气藏产气量的贡献。

这项研究的结果表明，气体吸附和非达西流效应是两个对页岩气生产有重大影响的竞争方面。所开发的模型包括气体吸附、应力依赖和非达西流效应，可深入了解岩石性质的表征和页岩气储层中天然气运移行为的描述。