国外页岩气渗流理论探索研究介绍
页岩气藏孔渗结构特征和渗流机理研究现状
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｓ ｒ ｃ ：Ｄｕ ｏ ｌｒ ｅ ｒ ｓ ｒ ｅ ， ｄ ｉｔｉｕ ｉｎ ａ ｄ ｃ ｅ ｎ ｉ ｅ ｓ ｓ ａ ｅ ｇ ｓｉ ｃ ｎ ｉ ｅ ｅ ｓｏ ｅ ｏ ｅ ｉ ｏ ａ ｔ ｎ ｒ ｙ ｓ ｕ ｃ ｓ ｅ ｔ ａ ｇ ｅ ｅ ｖ ｓ ｗｉ ｅ ｄ ｓｒ ｔ ｎ ｌ ａ ｌｎ ｓ ， ｈ ｌ ａ ｓ ｏ ｓ ｒ ｄ ａ ｎ ｆ ｈ ｍｐ ａ ｎ ｅ ｇ ｏ ｒ ｅ ｂ ｏ ｄ ｔ ｅ ａ ｔｒ ａ ｉｅ ｔ ｏ ｖ ｎｉ ｎ ｌ ｅ ｅ ｇ ． ｈ ｓ ｋ ｎ ｆｓ ａｅ ｇ ｓ ｒ ｓ ｒ ｏｒ ｉ ｎ ｏ ｖ ｎ ｉ ｎ ｌ ｇ ｓ ｒ ｓ ｒ ｏｒ ｗｉ ｘｒ — ｏ ｏ ｏ ｉ ｅ — ｌ ｎ ｔ ｏ ｃ ｎ ｅ ｔ ａ ｎ ｒ ｙ Ｔ ｉ ｉ ｄ ｏ ｈ ｌ ａ ｅ ｅ ｖ ｉ ｓ ｕ ｃ ｎ ｅ ｔ ａ ａ ｅ ｅ ｖ ｉ ｔ ｅ ｔ ｌ ｗ ｐ ｒ ｓ ｙ ｘ ｅ ｖ ｏ ｏ ｈ ａ ｔ ｔａ ｌｗ ｐ ｒ ａ ｉ ｔ ｎ ｄ ｏ ｐ ｉｎ ｄ ｓ ｒ ｔ ｎ ｃ ａ ａ ｔ ｒ ｔ ｓ Ｃｏ ａ ｅ ｔ ｅｃ ｎ ｅ ｔ ｎ ｌ ａ ｅ ｅ ｖ ｉ， ｔ ｓ ｅ ｉ ｌ ｃ ｏｓｏ — ｒ — ｏ ｅ ｍｅ ｂ ｌ ｙａ ｄ ａ ｓ ｒ ｔ ／ ｅ ｏ ｐ ｉ ｈ ｒ ｃ ｅ ｉ ｉ ． ｍｐ ｒ ｄｗｉ ｔ ｏ ｖ ｎ ｉ ａ ｓｒ ｓ ｒ ｏ ｒ ｉ ｐ ｃ ａ ｒ ｔ ｒ ｉ ｏ ｏ ｓｃ ｈｈ ｏ ｇ ｓ ｍｉ ａ ｅ ｓｒ ｃ ｕ ｅ ａ ｄ ｃ ｍｐ ｅ ｅ ｐ ｇ ｃ ａ ｉｍ ｅ ｄ ｔ ｏｎ ｔ ｒ ｌ ｒ ｄ ｃ ｉ ｉ ｒ ｏ ｒ ｄ ｃ ｉ ｉ ． ｈ ｒ ｆ ｒ ， ｈ ｔ ｅ ｒｎ ｔ ｏ ｍａ ｅ ｇ ｔｕ ｔ ｒ ｎ ｏ ｌ ｘｓ ｅ ａ ｅ ｍｅ ｈ ｎ ｓ ｌ ａ ｎ ａｕ ａ ｏ ｕ ｔ ｔ ｏ ｗ ｐ ｏ ｕ ｔ ｔ Ｔ ｅ ｅｏ ｅ ｗ ｅｈ ｒ ｏ ｋ ｏ ｐ ｖｙ ｌ ｖｙ ｏ ｔ ｃ ｅ ｒ ｈ ｔ ｃｕ ｅｏ ｔ ｒ ｇ ｎ ｅ ｐ ｇ ｎ ｏ ｌｘ ｓ ｅ ａ ｅ ｍｅ ｈ ｎ ｓ ｉ ｏ ｅ ｏ ｅ ｂ ｔ ｅ ｅ ｋ ｅ ｅｏ ｈ ｌ ａ ｅ ｅ ｖ ｉ ｌ ａ ｅｓｒ ｔ ｒ ｆｓｏ ａ ｅ ａ ｄ ｓ ｅ ａ ｅ ａ ｄ ｃ ｍｐ ｅ ｅ ｐ ｇ ｃ ａ ｉｍ ｎ ｆｔ ｏ ｔ ｎ ｃ ｓｔ ｄ ｖ ｌｐ ｓ ａ ｅ ｇ ｓｒ ｓ ｒ ｏ ｒ ｔ ｕ ｓ ｈ ｌ ｏ ｅ ｆｃ ｉｅ ｙ Ｔ ｕ ， ｎ ｏ ｄ ｒｔ ｒ ｖｄ ｈ ｏ ｅ ｉａ ｕ ｐ ｒ ｒｔ ｅ ｄ ｎ ｍｉ ｎ ｌ ｓｓｏ ｈ ｌ ａ ｅ ｅｖ ｉ ｎ ｒ ｄ ｃｉ ｉ ｒ ｄ ｃ ｉｎ ｆ ｔ ｌ ． ｈ ｓ ｉ ｒ ｅ ｐ ｏ ｉ ｅｔ ｅ ｒ ｔ ｌｓ ｐ ｏ ｔ ｏ ｙ ａ ｃａ ａｙ ｉ ｆｓ ａｅ ｇ ｓｒ ｓ ｒ ｏ ｒａ ｄ ｐ ｏ ｕ ｔ ｔ ｐ ｅ ｉ ｔ ， ｅ ｖ ｏ ｃ ｆ ｈ ｖｙ ｏ ｐ ｒ ｓｔ ｏｏｉ ｙ＆ ｐ ｒ ａ ｉ ｔ ｈ ｒ ｃｅ ｉｔ ｓｏ ａｅ ｇ ｓ ｅ ａｕ ｉ ｎ ｍｅ ｈ ｄ ｎ ｅ ｐ ｇ ｕ ｐ ｔ ｃ ａ ｉｍ ｒ ｔ ｄ ｅ ｉ ａ ｅ ． ｅ ｍｅ ｂ ｌ ｙｃ ａ ａ ｔｒｓｉ ｆ ｈ ｌ ａ ． ｖ ｌ ｔ ｔ ｏ ｓａ ｄ ｓ ｅ ａ ｅｏ ｔ ｕ ｉ ｃ ｓ ｏ ｍｅ ｈ ｎ ｓ ａ ｅｓｕ ｉｄ ｉ ｔ ｓｐ ｐ ｒ ｎ ｈ Ｋｅ ｒ ｓ ｓ ａｅｇ ｓ ｐ ｒ ｓｔ ｙ ｗｏ ｄ ： ｈ ｌ ａ ， ｏ ｏ ｉ ｙ＆ ｐ ｒ ａ ｉ ｔ ｈ ｒ ｃ ｅ ｉｔ ｓ ｓ ｅ ａ ｅｍｅ ｈ ｎ ｓ ｅ ｍｅ ｂ ｌ ｙ ｃ ａ ａ ｔｒｓｉ ， ｅ ｐ ｇ ｃ ａ ｉｍ ｉ ｃ
页岩气勘探综述
页岩气勘探综述通过学习调研，使我们对页岩气的成藏机理、地质特点、储层评价等方面有了一定的了解，对页岩气勘探开发的前景有进一步认识，对非常规油气勘探增强了信心。
页岩气大部分位于泥页岩或高碳泥页岩中，以吸附、游离状态为主要存在方式聚集的天然气。
在页岩气藏中，天然气也存在于页岩夹层状的粉砂岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩，甚至砂岩地层中，页岩气藏是天然气生成后在源岩内或短距离运移就近聚集的结果，它与常规天然气藏最明显的区别是“自生自储”。
一、国内外页岩气勘探开发的情况根据有关资料介绍：全球页岩气资源量很丰富，预计达456.24×1012ｍ3，主要分布在北美、中亚、中国、中东北非和前苏联。
美国的页岩气资源量达14.2×102ｍ3－19.8×102ｍ3。
目前已对多个含气盆地进行商业性开采，页岩气的产量超过了200×108ｍ3，占美国天然气产量的3%。
加拿大紧随美国之后积极开展了页岩气的勘探开发试验。
页岩气的研究勘探开发最早始于美国，1821年，美国就打了第一口具有工业性的页岩天然气井，该井井深8米，由于产气量少，没有引起人们重视。
到1926年，东肯塔基和西弗吉尼亚盆系页岩气田的发现，到20世纪70年代美国能源部才发起并实施对页岩气的研究与开发。
页岩气的产量从1979年－1999年净增7倍。
研究的重要进展是认识到页岩气的吸附作用机理，使页岩气的储量和产量得以大幅度提高。
到2005年美国页岩气的产量占天然气总产量的45%。
美国页岩气主要来之于中－古生界地层中，目前勘探开发的区域正由东北部地区的12个盆地向中西部地区的盆地拓展。
据有关研究部门介绍：我国页岩气资源也十分丰富，预计资源量达100×1012ｍ3，约为常规天然气源资量的两倍。
在我国四川盆地、中下扬子、吐哈等盆地页岩十分发育，最大厚度达1400米，这些地区的页岩都具有页岩气成藏的基本条件，勘探开发的潜力很大。
我国的页岩气勘探开发研究刚起步。
国内外页岩气研究进展
国内外页岩气研究进展摘要：页岩气是指主体位于暗色泥页岩或高碳泥页岩中,以吸附或游离状态为主要存在方式的天然气聚集。
从某种意义来说,页岩气藏的形成是天然气在源岩中大规模滞留的结果。
在目前的经济技术条件下, 页岩气是天然气工业化勘探的重要领域和目标。
美国页岩气勘探的巨大成功,极大地鼓舞了在世界范围内的类似页岩层序中寻找天然气资源的勘探热情，已成为全球油气资源勘探开发的新亮点，正在我国油气资源领域孕育着新的重大突破。
关键词：页岩气勘探资源现状1 国内外页岩气勘探开发概况据Rogner（1997）估计，全球页岩气资源量为456.24×1012m3，主要分布于北美、中亚、中国、拉美、中东、北非和前苏联，其中约40%将是可采出的，即世界页岩气可采资源量为180×1012m3。
按2008年的世界天然气产量计算，仅全球页岩气资源就可以生产60年。
1.1 北美地区以北美加拿大为例：加拿大页岩气资源分布广、层位多,预测页岩气资源量超过28.3×1012m3,其中加拿大西部不列颠哥伦比亚地区的白垩系、侏罗系、三叠系和泥盆系的页岩气资源量约7.1×1012 m3。
目前,已有多家油气生产商在加拿大西部地区进行页岩气开发试验,2007年该区页岩气产量约8.5×108 m3,其中3口水平井日产量较高(9.9×104~14.2×104 m3)。
然而，美国的页岩气主要发现于中-新生代（D-K) 地层中，其页岩气广泛的商业性开采直到1980年实施了非常规燃料免税政策以后，特别是1981年Mitchell 能源公司在得克萨斯州北部Fort Worth盆地Barnett页岩钻探了第一口页岩气井后，再一次引起了人们对页岩气的兴趣。
先后继续对页岩气投入了开发，产量如图1-1所示：2006年，美国页岩气井增至40000余口，页岩气产量达到311×108 m3，占全国天然气总产量的 5.9%，至2007年,美国页岩气产气盆地已有密歇根盆地(Antrim页岩)、阿帕拉契亚盆地(Ohio、Marcellus页岩)、伊利诺伊盆地(New Albany 页岩)、沃斯堡盆地(Barnett页岩)和圣胡安盆地(Lewis页岩)、俄克拉河玛盆地(Woodford页岩)、阿科马盆地(Fayetteville页岩)、威利斯顿盆地(Bakken页岩)等20余个盆地。
国内外页岩气研究进展
国内外页岩气研究进展摘要：页岩气是指主体位于暗色泥页岩或高碳泥页岩中,以吸附或游离状态为主要存在方式的天然气聚集。
从某种意义来说,页岩气藏的形成是天然气在源岩中大规模滞留的结果。
在目前的经济技术条件下, 页岩气是天然气工业化勘探的重要领域和目标。
美国页岩气勘探的巨大成功,极大地鼓舞了在世界范围内的类似页岩层序中寻找天然气资源的勘探热情，已成为全球油气资源勘探开发的新亮点，正在我国油气资源领域孕育着新的重大突破。
关键词：页岩气勘探资源现状1 国内外页岩气勘探开发概况据Rogner（1997）估计，全球页岩气资源量为456.24×1012m3，主要分布于北美、中亚、中国、拉美、中东、北非和前苏联，其中约40%将是可采出的，即世界页岩气可采资源量为180×1012m3。
按2008年的世界天然气产量计算，仅全球页岩气资源就可以生产60年。
1.1 北美地区以北美加拿大为例：加拿大页岩气资源分布广、层位多,预测页岩气资源量超过28.3×1012m3,其中加拿大西部不列颠哥伦比亚地区的白垩系、侏罗系、三叠系和泥盆系的页岩气资源量约7.1×1012 m3。
目前,已有多家油气生产商在加拿大西部地区进行页岩气开发试验,2007年该区页岩气产量约8.5×108 m3,其中3口水平井日产量较高(9.9×104~14.2×104 m3)。
然而，美国的页岩气主要发现于中-新生代（D-K) 地层中，其页岩气广泛的商业性开采直到1980年实施了非常规燃料免税政策以后，特别是1981年Mitchell 能源公司在得克萨斯州北部Fort Worth盆地Barnett页岩钻探了第一口页岩气井后，再一次引起了人们对页岩气的兴趣。
先后继续对页岩气投入了开发，产量如图1-1所示：2006年，美国页岩气井增至40000余口，页岩气产量达到311×108 m3，占全国天然气总产量的 5.9%，至2007年,美国页岩气产气盆地已有密歇根盆地(Antrim页岩)、阿帕拉契亚盆地(Ohio、Marcellus页岩)、伊利诺伊盆地(New Albany 页岩)、沃斯堡盆地(Barnett页岩)和圣胡安盆地(Lewis页岩)、俄克拉河玛盆地(Woodford页岩)、阿科马盆地(Fayetteville页岩)、威利斯顿盆地(Bakken页岩)等20余个盆地。
页岩气藏渗流及数值模拟研究
页岩气藏渗流及数值模拟研究一、本文概述Overview of this article页岩气藏作为一种重要的非常规天然气资源，近年来在全球范围内受到了广泛的关注和研究。
由于其储层特性复杂，开发难度大，渗流规律及数值模拟研究成为了页岩气藏开发的关键问题。
本文旨在深入探讨页岩气藏的渗流特性，建立相应的数值模拟模型，为页岩气藏的合理开发提供理论支持和技术指导。
Shale gas reservoirs, as an important unconventional natural gas resource, have received widespread attention and research worldwide in recent years. Due to the complex reservoir characteristics and high development difficulty, the study of seepage laws and numerical simulation has become a key issue in the development of shale gas reservoirs. This article aims to deeply explore the permeability characteristics of shale gas reservoirs, establish corresponding numerical simulation models, and provide theoretical support and technical guidance for the rational development of shale gasreservoirs.本文首先将对页岩气藏的地质特征和渗流特性进行概述，包括页岩储层的岩石学特征、孔渗结构、渗流机制等。
页岩气藏地质特征分析及渗流机理研究
和 暗色 泥页岩 。据相关部 门调 查统计页岩气资源总量在世界范 围内高达 ４ ５ ６ ｘ １ ０ ， 接近 世界 非常规天然气 的
一
级， 具有独特的解吸和吸附特 征， 特别是在渗流方面具 有明显区别 与常规气体和致 密砂岩气等气体 的多级、 多尺 度 渗流特性 ， 这给 页岩气 的准确认识和开发 带来 了困难 。 基于此 ， 在充 分调研 国内外有关 页岩 气文献的基础上， 对页岩气的基本地质特征进行研究， 并分析不 同 颗粒尺寸下的页岩气渗流情况， 为页岩气的开发提供指导和参考。
天然裂缝和基质孔 隙是 页岩储层 的主 要储渗 空间。其 中 直接 影响到页岩气 的资源量 。大量 的页岩气实验和开发 实践
基质孔 隙又可 以划 分为溶蚀孔 、 微裂 隙、 机质 生烃形 成的微孔 表明，它正相 关于页岩气 的生气率 。因为大量的有机质 能吸 隙、 残余原生孔隙 。 ．
通的发育 的微 裂缝 ， 不利于 页岩气 的保存 ； 地层水也会通过 １ ． Ｏ ％． １ １ ． ０ ７ ％之间变 化。
裂缝进入 页岩 储层 ， 使气井见水 早 ， 含 水上升快 ， 甚至可 能暴
性水淹 。
页岩气的成藏 离不开有机质 的成熟度 ，据经验统计成熟
度基本要求为 Ｒ ｏ＞ １ ． ３ ％。我 国的页岩气储层 中有机质的成
附更多的天然气 ， 形成更多的微孔隙空间。
美国 Ｎｅ ｗ Ａｌ ｂ ａ ｎ ｙ页岩和 Ａ ｎ ｔ ｒ ｉ ｍ 页岩含有超过 ２ ０ ％Ｔ Ｏ Ｃ
微 裂缝是影 响页岩气产 能的重要 因素 ， 也进 一步加剧 了
开采页岩气 的难度和复 杂成都 。一方面 ， 发 育的微裂缝在提 含量部分、 Ｂ ａ ｒ ｎ ｅ ｔ ｔ 页岩平均有 机碳含量 为平均 ４ ． ５ ％。在 我国 根据调研和统计资料发现龙马溪 组的 Ｔ Ｏ Ｃ含 量一 供储 渗空间给 页岩气 的同时， 还方便 了吸 附态天然气 的解析 ， 四川盆地， ． ５ ｌ ％而 小 于 ４ ． ８ ８ ％、筇 竹 寺 组 的 Ｔ ＯＣ 含 量 在 并成为页岩气 运移 、 开采 的通 道 。另一方 面，与大型断裂连 般 大 于 ０
斯伦贝谢---页岩气开发
该类干酪根含氢量高，含氧量低，易于
0
0.1
0.2
0.3
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> 干酪根的演化。修正后的 Van Krevelen 图显示埋藏过程中热 量增加后干酪根发生的变化。干酪根受热转化成烃类的一般趋 势可以表示为先产生非烃类气体，然后演化成油、湿气和干 气。在此演化过程中，干酪根先在释放二氧化碳和水的过程析 出氧，接着开始在演化成烃类时析出更多的氢。
学分解的微量元素，以及其所受到的 热力程度和受热时间的长短等。
有机物，即动物和植物的遗骸，经 热力转化后可以形成油或气。动植物 遗骸需经过一定程度的保存才能发生 这一转化过程。保存程度将对最终形 成的碳氢化合物类型产生影响。
大多数动植物遗骸不是被其它动 物消耗，就是被细菌侵蚀或腐烂，因而
保存动植物遗骸通常需要在能抑制多数 生物或化学净化作用的缺氧环境下快速 埋藏。水循环受到限制、生物需氧量超 出供应量（出现在每公升水中含氧量低 于0.5毫升的水域）的湖泊或海洋环境符 合快速埋藏的条件[4]。但即使在这些环 境下，厌氧性的微生物也能以埋藏后的 有机物为食物，在此过程中产生生物甲 烷。
3. 基岩渗透率是指流体通过岩石的能力，主要 是指流过组成岩石的矿物颗粒之间间隙的能 力，但不包括流体在岩石裂缝中的流动。
过去 150 年所钻的数百万口油气井 在达到其目标深度之前，都钻透了大量 页岩层段。既然页岩层段的暴露如此普 遍，是否每口干井实际上都是潜在的页 岩气井呢？当然不是，页岩气只有在某 些特定条件下才可以被开采出来。
页岩是一种渗透率极其低的沉积 岩，通常被认为是油气运移的天然遮 挡。在含气油页岩中，气产自其本身， 页岩既是气源岩，又是储层。天然气可 以储存在页岩岩石颗粒之间的孔隙空间 或裂缝中，也可以吸附在页岩中有机物 的表面上。对常规气藏而言，天然气从 气源岩运移到砂岩或碳酸盐岩地层中， 并聚集在构造或地层圈闭内，其下通常 是气水界面。因此，与常规气藏相比， 将含气页岩看作非常规气藏也就理所当 然了。
页岩气藏气体流动机理及数值模拟研究
页岩气藏气体流动机理及数值模拟研究页岩气是一种以页岩为主要储层的天然气资源，由于其在储层中的特殊性质，其流动机理和数值模拟研究对于有效开发和利用页岩气具有重要意义。
在页岩气藏中，气体流动的机理主要包括渗流机理和吸附机理。
渗流机理是指气体在页岩储层中的渗流过程，主要受到渗透率、孔隙度和渗透率分布等因素的影响。
吸附机理是指气体在页岩储层中与页岩表面发生吸附作用，主要受到吸附等温线和吸附解吸速率等因素的影响。
为了研究页岩气藏中气体的流动机理，数值模拟成为一种重要的研究手段。
数值模拟可以通过建立数学模型和计算方法，模拟气体在页岩储层中的流动过程，对气体的渗流和吸附行为进行定量描述。
数值模拟可以通过改变渗透率、孔隙度和吸附等温线等参数，研究它们对气体流动的影响，从而为页岩气藏的开发和利用提供科学依据。
在数值模拟研究中，常用的方法包括有限差分法、有限元法和边界元法等。
这些方法可以通过离散化储层模型，将连续的流动方程转化为离散的代数方程，然后通过迭代求解，得到气体在储层中的流动状态。
数值模拟可以通过改变模型的边界条件和参数，模拟不同的开发方案和条件，评估其对气体产量和开发效果的影响。
然而，数值模拟研究也存在一些挑战和限制。
首先，页岩气藏储层复杂多变，储层参数的确定和模型的建立存在一定的不确定性。
其次，数值模拟需要大量的计算资源和时间，对计算机性能和算法效率提出了较高的要求。
此外，数值模拟结果的可靠性和准确性也需要通过与实际生产数据和实验结果进行验证。
尽管存在一些挑战，但数值模拟研究对于页岩气藏的开发和利用具有重要意义。
通过数值模拟，可以评估不同的开发方案和条件对气体产量和开发效果的影响，优化开发策略，降低开发成本。
此外，数值模拟还可以预测页岩气藏的产量潜力和剩余资源，为储量评价和资源管理提供科学依据。
页岩气藏气体流动机理和数值模拟研究对于有效开发和利用页岩气具有重要意义。
通过研究气体在页岩储层中的渗流和吸附行为，可以揭示气体流动的机理，为开发策略的制定和优化提供依据。
国外页岩气勘探开发综述
第13卷第2期重庆科技学院学报（自然科学版）2011年4月收稿日期：2010-11-29基金项目：国家重大专项（2008ZX05022-005）作者简介：胡进科（1985-），男，四川合江人，西南石油大学在读硕士研究生，研究方向为页岩气储层保护理论与技术、欠平衡钻完井。
页岩是一种渗透率极低的沉积岩，通常被认为是油气运移的天然遮挡。
在含气油页岩中，天然气产自其中，页岩既是气源岩，又是储层。
天然气可以储存在页岩岩石颗粒之间的孔隙空间或裂缝中，也可以吸附在页岩中有机物的表面上。
我国页岩气勘探开发起步较晚，尚有待进一步发展完善。
美国是世界上勘探开发页岩气最成功的国家。
在此我们对国外页岩气勘探开发现状进行分析，以资借鉴。
1资源量概况从全球范围来看，页岩气拥有巨大的资源量。
据统计，全世界的页岩气资源量约为456.24×1012m 3，相当于致密砂岩气和煤层气资源量的总和，具有很大的开发潜力，是一种非常重要的非常规资源[1]。
页岩气资源量占3种非常规天然气（煤层气、致密砂岩气、页岩气）总资源量的50%左右，主要分布在北美、中亚和中国、中东和北非、拉丁美洲、前苏联等地区，与常规天然气相当。
页岩气的资源潜力甚至还可能明显大于常规天然气。
世界各地区非常规天然气分布和资源量情况如表1和图1所示，图1中1tcf=2.8317×1010m 3。
2勘探开发情况2.1勘探勘探方面主要采用地震勘探技术。
高分辨率三维地震技术有助于准确认识复杂构造、储层非均质国外页岩气勘探开发综述胡进科李皋1陈文可2姚远3蒋延娜4（1.西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室，成都610500；2.中石化江苏油田钻井处泥浆公司，扬州225263；3.中石化胜利油田钻井泥浆公司，东营257064；4.中石化西南石油局地质录井公司，绵阳621605)摘要：美国是世界上勘探开发页岩气最成功的国家，主要采用水平井+水力压裂进行开发。
页岩气国内外研究现状及存在问题
页岩气国内外研究现状及存在问题前言页岩气是当今油气藏勘探的前沿领域，也是新近石油地质研究的热门课题。
有的学者甚至用“炙手可热”来形容目前美国页岩气的勘探开发热潮。
美国页岩气的勘探与开发已完全商业化运作，其勘探开发技术处于绝对领先地位，除加拿大外，中国及其他国家才刚刚起步，下面简单回顾一下美国页岩气历史，美国第一口商业性页岩气井是由WiliamHart于1825年在纽约弗雷多尼亚开钻，这也是世界上第一口商业性页岩气井，位于泥盆纪页岩中，1970年代晚期至1980年代早期，美国开始实施页岩气工程（EGSP），开始了大量的地质评价工作和钻探工作，1981年，Barnett页岩第一口发现井开钻，并注入CO2、N2聚合物流体，1991年，在Barnett页岩中钻探第一口水平井，1997年，聚合物注入持续减少，而首次采用水力压裂造缝，1998年Devon能源公司在特克萨斯东部试用压裂技术，2001年首次运用微震作构造裂缝图，2003年，Barnett页岩页岩气获得成功，这得益于水平钻井和压裂技术。
2003年，实施了穿过Marcellus 页岩至志留系地层的钻探，未取得有效成果，但表明Marcellus很有希望，果然在2004年，Marcellus页岩取得圆满成功，美国页岩气产量快速增长。
据分析中国页岩气具有良好的勘探前景,中国对页岩气的勘探研究也在逐步展开。
在四川、鄂尔多斯、渤海湾、松辽、江汉、吐哈、塔里木和准噶尔等盆地均有页岩气成藏的地质条件。
随着我国国民经济的快速发展，对石油天然气的需求日益增长，据专家估计，以我国目前的经济发展态势，10年后我国对油气的年消费将由目前的4亿多吨增加到6--8亿吨，油气进口的大幅提高存在诸多风险，因此，要做好立足国内的充分准备，而依靠常规油气藏的勘探难以满足需求，非常规油气特别是煤层气、页岩气的勘探将会日益重要，2009年美国的页岩气产量已经突破1000亿方，极大地增加了我国寻找页岩气的信心。
页岩气跨尺度渗流模型及其应用研究
页岩气跨尺度渗流模型及其应用研究以页岩气跨尺度渗流模型及其应用研究为题，本文将探讨页岩气的渗流模型以及其在不同尺度下的应用。
第一部分：引言页岩气作为一种非常重要的非常规天然气资源，在能源领域具有巨大的潜力。
然而，由于页岩气储层的复杂性和渗流机理的不确定性，有效开发和生产页岩气仍然面临着很多挑战。
因此，建立准确的跨尺度渗流模型，并应用于页岩气的开发和生产中具有重要的意义。
第二部分：页岩气渗流模型页岩气渗流模型是研究页岩气储层渗流行为的关键工具。
基于渗流理论和实验数据，研究者们提出了各种各样的模型来描述页岩气在储层中的流动特性。
其中，最常用的模型是双渗流模型和多孔介质模型。
双渗流模型通过将页岩气储层划分为裂缝和母岩两个渗流区域，分别考虑了裂缝和母岩的渗流特性。
而多孔介质模型则将页岩气储层看作是一个均质多孔介质，通过介质参数的确定来描述渗流行为。
这些模型在解释页岩气储层的渗流机制和预测页岩气产能方面发挥了重要作用。
第三部分：页岩气跨尺度渗流模型的应用在页岩气开发和生产中，除了需要建立准确的渗流模型外，还需要考虑不同尺度下的渗流特性。
从微观尺度来看，页岩气储层是由纳米级孔隙和裂缝组成的复杂多孔介质。
通过分子模拟和纳米尺度实验，可以揭示页岩气在纳米级孔隙中的渗流行为。
从介观尺度来看，页岩气储层是由微米级孔隙和裂缝组成的多孔介质。
通过扫描电镜和气体吸附实验，可以研究页岩气在微米级孔隙中的渗流行为。
从宏观尺度来看，页岩气储层是由毫米级裂缝和孔隙组成的多孔介质。
通过压力测试和产能试井，可以评估页岩气储层的渗流能力和产能。
第四部分：页岩气跨尺度渗流模型的应用案例以某页岩气储层为例，本文介绍了在不同尺度下应用的页岩气跨尺度渗流模型。
首先，通过纳米尺度的分子模拟和实验，研究了页岩气在纳米级孔隙中的渗流特性。
然后，通过微米尺度的扫描电镜和气体吸附实验，揭示了页岩气在微米级孔隙中的渗流行为。
最后，通过宏观尺度的压力测试和产能试井，评估了页岩气储层的渗流能力和产能。
页岩气渗流机理研究进展及发展趋势
页岩气渗流机理研究进展及发展趋势பைடு நூலகம்
杜殿发1 ， 赵艳武1 * ， 张 婧1 ， 刘长利2 ， 唐建信2
1. 中国石油大学 （华东） 石油工程学院， 山东 青岛 266580 2. 中国石化华东油气分公司， 江苏 南京 210000
摘 要：页岩气在复杂孔渗空间的流动属典型的多尺度多场耦合流动。开展页岩气渗流机理研究， 有助于揭示页岩气 藏中流体运移机制， 为后期建立数学模型、 开展数值模拟研究及产能评价与预测奠定理论基础。在调研国内外相关文 献的基础上， 并结合近期已开展的工作， 从页岩孔隙结构特征、 吸附解吸规律、 含气量测试、 应力敏感性、 储层流体运 移等实验内容以及分子动力学方法、 直接蒙特卡洛方法和格子 Boltzmann 方法等微观流动机理模拟方法两方面进行归 纳总结， 阐述了页岩气渗流机理的研究进展， 指出气体吸附程度对渗流规律的影响研究、 页岩气多尺度介质流动机理 实验评价装置研制、 页岩气藏气水两相流动实验与理论研究是未来的发展方向。 关键词：页岩气； 渗流机理； 分子动力学； 格子 Boltzmann； 气水两相
Progress and Trends in Shale Gas Seepage Mechanism Research
DU Dianfa1 , ZHAO Yanwu1* , ZHANG Jing1 , LIU Changli2 , TANG Jianxin2
1. College of Petroleum Engineering, China University of Petroleum, Qingdao, Shandong 266580, China 2. East China Company of Sinopec, Nanjing, Jiangsu 210000, China
页岩气研究综述成藏机理储层性质渗流机理吸附机理含气性分析及主要开发技术
4
储层性质及页岩气渗流
5
页岩气开发主要技术研究
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五、页岩气开发主要技术研究
主要技术
页岩气开采技术，主要有水平井+多段压裂技术、清水压裂技术、 重复压裂和近期出现的最新压裂技术——同步压裂技术，这些 先进技术不断提高页岩气井产量。虽然有吸附与游离相天然气 的同时存在，但页岩气的开发并不需要排水降压。页岩中游离 相天然气的采出，能够自然达到降压目的，并导致吸附相及少 量溶解相天然气游离化，进一步提高了天然气的产能，实现长 期稳产目的。由于孔隙度和渗透率较低，页岩天然气的生产率 和采收率亦低，页岩气的最终采收率依赖有效的压裂措施。因 此，压裂技术和开采工艺直接影响页岩气井的经济效益。
该井6月3日开钻，7月15日钻至1777.77米完钻。垂深 613.58米，水平段长1022.52米，水平段气显示良好， 3次点火成功，展示了建南浅层页岩气勘探的良好前 景。
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二、国内外页岩气开发和研究现状
研究现状
目前有关页岩气的研究,绝大多数集中在页岩气的地质理论上, 包括成藏、储层特征等方面。
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多级压裂特点就是多段压裂和分段压裂，它可 以在同一口井对不同的产层进行单独压裂
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2 水力压裂关键因素
页岩气开发水力压裂原理就是利用储层的天然或诱导裂缝系统，使用含有各种添加剂的压裂 液在高压下注入地层，是储层裂缝网络扩大，并依靠支撑剂支撑裂缝，从而改善储层裂缝网 络系统，达到增产目的。
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五、页岩气开发主要技术研究
重复压裂技术
所谓重复压裂技术是指同层第二次的或更多次的压裂，即第一次 对某层段进行压裂后，对该层段再进行压裂，甚至更多次的压 裂。要使重复压裂处理获得成功，必须在压裂后，能够产生更 长或者导流能力更好的支撑剂裂缝，或者使作业井能够比重复 压裂前更好的连通净产层。实现这些目标需要掌握更多关于储 层和生产井状况资料，以便了解重复增产处理获得成功的原因， 并以此为基础改进以后的处理。评估重复压裂前、后的平均储 层压力、渗透率厚度成绩和有效裂缝长度与倒流的能力，能够 使工程师们确定重新压裂前生产井产能不好的原因，以及重复 压裂成功或失败的因素。
页岩气勘探开发研究概况(页岩气简介、成藏原理 、国内外地质分布、勘探情况 、开发措施、开发装备 )
全球已掀起“页岩气革命”，目前已有多个国家在进行页岩气前期评价和 勘探开发先导试验，其中以美国页岩气勘探开发较为成熟。
北美页岩气分布-部分区块日产量
2123万方 /天
密歇根盆地 阿帕拉契亚盆地
伊利诺斯盆地
阿科马盆地
1821年完钻第一 口页岩气井，比 第一油井早38年
283万方 /天
圣胡安盆地
566万方 /天 12169万方 /天
页岩气产出 三个阶段 当储层压力继续降低时,甲烷从页岩 孔隙和裂隙中解吸出来，并和游离态 的天然气混合，成为为非饱和单相流。
置换当储层压力进一步降低时， 有更多的气体解吸出来，
页岩气国内外地质分布
全球页岩气分布
3
北美页岩气分布 我国页岩气分布
全球页岩气资源量分布情况
世界主要地区页岩气资源量（据美国能源署，2011）
常规油气主要以游离态聚集于储层顶部，页岩气的赋存 形式多样,包括游离态、吸附态及溶解态。
页岩气形成 过程视频
页岩气成藏原理
页岩气生成机理 页岩气赋存机理
2
页岩气运聚机理 页岩气产出机理
页岩气生成机理
页岩气藏气源成因示意图（据Jarvie，2003）
页岩气存在三种气源： 1、生物成因气（生物作用） 2、热成因气（干酪根、油裂解、沥青裂解） 3、二者混合成因。
地区 北美 拉丁美洲 西欧 煤层气 1012m3 85.4 1.1 4.4 页岩气 1012m3 108.7 59.9 14.4 致密砂岩气 1012m3 38.8 36.6 10.0 合计 1012m3 232.9 97.6 28.8
中欧和东欧
前苏联 中东和北非
3.3
112.0 0.0
1.1
国外页岩气勘探开发技术
国外页岩气勘探开发技术作者：敏锐来源：《石油知识》 2018年第5期敏锐页岩气的勘探方法多种多样，多学科综合勘探是主流发展方向。
微地震压裂监测技术这是近年来在低渗透油气藏压裂改造领域中的一项重要新技术。
该项技术通过在临井中的检波器来监测相对应的压裂井在压裂过程中诱发的微地震波，来描述压裂过程中裂缝生长的几何形状和空间展布。
它能实时提供压裂施工产生裂隙的高度、长度和方位角，利用这些信息可以优化压裂设计、优化井网或其他油田开发措施，从而提高采收率。
国外已将微地震监测技术视为确定水力压裂裂缝方位和形状的一种重要的实用方法。
三维地震技术有助于准确认识复杂构造、储层非均质性和裂缝发育带，可以提高探井(或开发井)的成功率，裂缝的存在会引起地震反射特征的改变，往往裂缝存在的区域也是页岩气高产区域，应用高分辨率三维地震可以识别裂缝，主要利用属性（比如曲率、相干）及方位AVO识别裂缝。
微地震监测是一种主要用于油气田开发的新的地震方法，可以在水力压裂过程中对裂缝进行实时监测，进而优化压裂设计，已经成为页岩气开发的关键技术。
水平井技术页岩气开发中主要使用垂直井和水平井。
2002 年以前，垂直井是美国页岩气开发的主要井型。
在2002 年Devon 能源公司在Barnett页岩的7 口试验水平井取得了巨大成功后，美国页岩气的开采才大力推广水平井，水平井已然成为页岩气生产开发的主要钻井方式。
而垂直井主要用来提供储层特征、钻井、压裂参数。
水平井的成本虽然比垂直井高1～2倍，但其产量却是垂直井3倍多。
水平钻井取得成功的关键是有效的井身设计，这利于节约完井和管理成本。
钻井作业采用泥浆系统、井下钻具以及定向设备等常规钻井技术。
通常，水平段越长，最终采收率和初始开采速度就会得到越大的提高。
完井技术完井过程既要提高储层渗透率，又要避免储层损害，这直接关系到页岩气的采收率。
页岩气井通常采用泡沫水泥固井技术。
泡沫水泥具有浆体稳定、密度低、渗透率低、失水小、抗拉强度高等特点，因此泡沫水泥有良好的防窜效果，能解决低压易漏长封固段复杂井的固井问题，而且水泥侵入距离短，可以减小储层损害。
页岩气国内外研究现状及存在问题
页岩气国内外研究现状及存在问题前言页岩气是当今油气藏勘探的前沿领域，也是新近石油地质研究的热门课题。
有的学者甚至用“炙手可热”来形容目前美国页岩气的勘探开发热潮。
美国页岩气的勘探与开发已完全商业化运作，其勘探开发技术处于绝对领先地位，除加拿大外，中国及其他国家才刚刚起步，下面简单回顾一下美国页岩气历史，美国第一口商业性页岩气井是由WiliamHart于1825年在纽约弗雷多尼亚开钻，这也是世界上第一口商业性页岩气井，位于泥盆纪页岩中，1970年代晚期至1980年代早期，美国开始实施页岩气工程（EGSP），开始了大量的地质评价工作和钻探工作，1981年，Barnett页岩第一口发现井开钻，并注入CO2、N2聚合物流体，1991年，在Barnett页岩中钻探第一口水平井，1997年，聚合物注入持续减少，而首次采用水力压裂造缝，1998年Devon能源公司在特克萨斯东部试用压裂技术，2001年首次运用微震作构造裂缝图，2003年，Barnett页岩页岩气获得成功，这得益于水平钻井和压裂技术。
2003年，实施了穿过Marcellus 页岩至志留系地层的钻探，未取得有效成果，但表明Marcellus很有希望，果然在2004年，Marcellus页岩取得圆满成功，美国页岩气产量快速增长。
据分析中国页岩气具有良好的勘探前景,中国对页岩气的勘探研究也在逐步展开。
在四川、鄂尔多斯、渤海湾、松辽、江汉、吐哈、塔里木和准噶尔等盆地均有页岩气成藏的地质条件。
随着我国国民经济的快速发展，对石油天然气的需求日益增长，据专家估计，以我国目前的经济发展态势，10年后我国对油气的年消费将由目前的4亿多吨增加到6--8亿吨，油气进口的大幅提高存在诸多风险，因此，要做好立足国内的充分准备，而依靠常规油气藏的勘探难以满足需求，非常规油气特别是煤层气、页岩气的勘探将会日益重要，2009年美国的页岩气产量已经突破1000亿方，极大地增加了我国寻找页岩气的信心。
页岩气储层多级压裂水平井非线性渗流理论研究
页岩气储层多级压裂水平井非线性渗流理论研究一、本文概述本文旨在深入研究和探讨页岩气储层多级压裂水平井的非线性渗流理论。
随着全球能源需求的持续增长，页岩气作为一种重要的清洁能源，其开发和利用受到了广泛关注。
然而，页岩气储层具有低孔、低渗、非均质性强等特点，使得其开发面临诸多挑战。
因此，研究页岩气储层的多级压裂水平井非线性渗流理论，对于提高页岩气开采效率、降低开采成本、实现页岩气资源的可持续利用具有重要的理论和实践意义。
本文首先对页岩气储层的基本特性进行概述，包括其地质特征、储层物性、渗流特性等。
然后，详细介绍多级压裂水平井的基本原理和技术特点，包括压裂设计、裂缝扩展、裂缝网络形成等过程。
在此基础上，重点研究非线性渗流理论在页岩气储层多级压裂水平井中的应用，包括渗流模型的建立、求解方法的选择、渗流规律的揭示等。
本文还将探讨非线性渗流理论在页岩气储层多级压裂水平井中的实际应用，包括渗流模拟、产能预测、优化决策等方面。
通过实际案例的分析和模拟，验证非线性渗流理论的有效性和可靠性，为页岩气储层的开发提供理论支持和技术指导。
本文还将对页岩气储层多级压裂水平井非线性渗流理论的发展趋势进行展望，以期为未来页岩气资源的开发和利用提供新的思路和方法。
二、页岩气储层渗流特性分析页岩气储层是一种典型的低孔低渗储层，其渗流特性相较于常规储层具有显著的不同。
页岩气储层中，由于页岩的微观结构复杂，裂缝和孔隙分布不均，使得气体在储层中的流动变得极为复杂。
因此，深入研究页岩气储层的渗流特性，对于提高页岩气开采效率和优化开采工艺具有重要意义。
在页岩气储层中，气体的流动主要受到基质渗透率、裂缝渗透率、裂缝间距、裂缝开度以及气体物理性质等多种因素的影响。
其中，基质渗透率是页岩气储层渗流特性的重要参数之一。
由于页岩的微观结构复杂，基质渗透率往往较低，这限制了气体在基质中的流动能力。
而裂缝渗透率则相对较高，是气体在页岩气储层中流动的主要通道。
岩气研究综述-成藏机理、储层性质、渗流机理、吸附机理、含气性分析及主要开发技术
三、页岩气成藏机理
与煤层气相比较
类型 烃源岩
页岩气藏
煤层气藏
页岩，厚度大，分布广，低-高成熟度 煤层，厚度大，分布广，富含有机质
储积特性 裂缝充当储集空间，低孔、低渗
排烃、运移、 主要以吸附相、游离相形式存在；
聚集
运移距离短-无；原地聚集
封盖和圈闭 自身封盖，无特定圈闭
裂缝及微孔隙充当储集空间，裂缝决定 渗透率的大小 以游离气、吸附气和溶解气形式存在， 以吸附气为主；运移距离短-无；原地 聚集 煤层气“圈闭”在煤层微孔隙中，部分 扩散至周围的砂岩中成藏
页岩气成藏机理、储层性质、渗流机 理、吸附机理与含气性分析及主要开 发技术综述
1
概述
2 国内外页岩气开发和研究现状
3
页岩气成藏机理研究
4
储层性质及页岩气渗流
5
页岩气开发主要技术研究
一、概述
定义：页岩气（Shale Gas），是指以吸附和/或游离状态赋存于富有机质 页岩地层中，具有商业价值的生物成因和/或热成因的非常规天然气。
2009年10月,重庆市綦江县启动我国首个页岩气资源勘查项目,标志继 美国和加拿大之后,中国正式开始页岩气资源的勘探开发。
二、国内外页岩气开发和研究现状
开发现状
9月17日，随着最后一台压裂车停泵，中国石化首口页岩 气水平井——建页HF-1井大规模分段压裂施工顺利完成。
建页HF-1井是中国石化部署在上扬子地台边缘川东褶皱带 石柱复向斜中部建南构造的浅层页岩气井。
储层性质
页岩的生烃能力较强，具有自生自储特点。 孔渗特征 裂缝 地层压力
四、储层性质及页岩气渗流
流动过程
压力差 浓度差 流体势
从基质表面解吸 页岩气由基质向裂缝扩散 裂缝中的渗流
国外页岩气渗流理论探索研究介绍共68页文档
26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
▪
27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼·罗兰
▪
28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子
▪
29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇
▪
30、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
国外页岩气渗流理论探索研究介绍
31、园日涉以成趣，门虽设而常关。 32、鼓腹无所思。朝起暮归眠。 33、倾壶绝余沥，窥灶不见烟。
34、春秋满四泽，夏云多奇峰，秋月 扬明辉 ，冬岭 秀孤松 。 35、丈Байду номын сангаас志四海，我愿不知老。
▪
谢谢！
68
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E-mail：farzam.javadpour@
一、页岩中的孔隙特征
石英
粒间孔
主要类型： 粒内孔 粒间孔 有机质内部孔（粒内孔） 微裂缝
大小：以纳米孔为主
粒内孔
当压力小于1Mpa时，视渗透率急剧增大
视
渗 透
温度对
率
视渗透
比 达
率几乎
西 渗
无影响
透
率
压力
纳米孔中气体的渗流特性
➢ 气体分子量对视渗透率影响不大
视 渗 透 率 比 达 西 渗 透 率
分子量
压力越小、孔喉半径越小、纳米孔中气体的视渗透率越高，而且是“革命
性”的变化
思考！
视
渗 透 率
扩 散 流
➢ AFM检测到的纳米孔
二、页岩气渗流机理探讨
在不同尺度上，页岩气储集和流动状态
宏观
（油藏级别）
微裂缝
微米尺度
（纳米孔）
纳米尺度
（气体从纳米 孔壁解吸）
分子尺度
（气体分子从干酪根或粘 土颗粒向孔隙表面运动）
几个术语
平均自由程：连续两次碰撞之间，气体分子自由运动的平均路程
滑流：在多孔介质流动的气体，它们的平均自由程和孔隙直径相当或比孔隙 直径略小时情况下，当气体通过孔隙时气体分子在孔隙的壁处发生滑动，则 孔隙壁处的流动速度不等于零。这种流动称为滑流。
比
量
达 西 渗 透 率
比 总 流 量
孔喉半径
孔喉半径
压力越小、孔喉半径越小、纳米孔中气体的视渗透率越高，而且是“革命
性”的变化
思考！
视
渗
扩
透
散
率
流
比
量
达
比
西
总
渗 透
流 量
率
压力
压力
对致密油而言，扩散在渗流中扮演什么样的角色？
思考！
场发射扫描电镜分析显示，致密油样品在真空条件下，随着时间的延长 和温度的升高，纳米孔中油膜的厚度在增厚，油分子扩散的能力增强； 纳米孔中的油膜很有可能在一定条件下，由吸附油转化为游离油。
大孔（>50nm） 以压缩和溶解形式存在 流动状态为扩散、滑流和达西流
天然裂缝（>50nm） 以压缩和溶解形式存在 流动状态为达西流
纳米孔中，气体流动状态为扩散和滑流，达西定律不能精确描述
达西定律：
Q
K
AP L
K为渗透率，与孔隙结构有关， 与流体性质无关
Frazam Javadpour 提出了如下方程：
含泥质粉砂质云岩（场发射扫描电镜）
国外页岩气勘探开发经验及启示
扩 散 流 量 比 总 流 量
在一定的温压条件下，孔喉半径越小，视渗透率越大 孔隙直径小于0.1um时，视渗透率大于达西渗透率，当孔喉半径小于0.01um时，视 渗透率急剧增大
视 渗 透 率 比 达 西 渗 透 率
孔喉半径
纳米孔中气体的渗流特性
➢ 在一定的温度、孔喉半径条件下，压力越小，视渗透率越大
➢ 一般为2D图像，如果和聚焦式离子束显微镜配合可产生3D图像
➢ 离子束可产生非常光滑的面
孔隙
➢ 二维扫描电镜图像
溶蚀缝 有机质内 部的孔隙
方解石
有机质内部 无序的孔隙
方解石
➢ 扫描电镜（SEM）和AFM检测到的纳米孔
原子力显微镜（AFM）
➢ 利用原子之间的范德华力（Van Der Waals Force）作用来呈现样品的表面特性 ➢ 可观测尺度为原子 ➢ 在探测纳米孔和化学组成分析方面具有优势 ➢ 一般为2D图像，不具有破坏性 ➢ 非常耗时 ➢ 可用来测量原子间的作用力
国外页岩气渗流机理基础 理论探索研究的介绍
二零一四年五月
所有内容译自Frazam Javadpour 博士及其研 究团队的成果
Frazam Javadpour 博士简介： ➢ 伊朗石油工业大学（ Petroleum University of Technology ），
石油工程学士学学位。
➢ 加拿大卡尔加里大学（University of Calgary），化学和石油工程硕士和博士学位； ➢ 《加拿大石油技术》编辑委员会成员。 ➢ 从2003年开始在卡尔加里大学任教。曾应邀在欧洲、美国、中国做过关于页岩气、
孔喉半径
纳米孔中气体的渗流特性
➢ 在一定的温度、孔喉半径条件下，压力越小，扩散对总流量的贡献越大 ➢ 在一定的压力、孔喉半径条件下， 温度越高，扩散对总流量的贡献越大，但不显著
扩 散
压力小于
流 量
1Mpa时，
比
这种变化
总
流
梯度变小
量
压力
纳米孔中气体的渗流特性
➢ 在一定的压力、孔喉半径条件下， 气体分子越大，扩散对总流量的贡献越小
用AFM来研究样品中的孔隙特征，分析是否以纳米孔为主
用AFM来研究样品中的孔隙特征，分析是否以纳米孔为主
泥岩干酪根孔隙中的气体分子
利用人造纳米孔样品做渗流实验，结果与方程的解析解吻合度高
500nm
人造材料中
总
的纳米孔
流
量
压差
纳米孔中气体的渗流特性
➢ 在一定的温压条件下，孔喉半径越小，扩散对总流量的贡献越大 孔喉半径越小0.1um时，扩散流量占总流量的百分数迅速增大；孔喉半径小于1nm 时，扩散流量占总流量的近50% 压力 5Mpa 温度 300K 扩 散 流 量 比 总 流 量
高分辨率微CT（Micro-CT）
➢ 和X射线CT的原理相同，但是所测量的样品更小，发射源和接收器之间的距离更短 ➢ 可观测的尺度为毫米级 ➢ 在探测裂缝和一下矿物方面具有优势
扫描电镜（SEM）
➢ 基于电子束的反射原理
➢ 可观测尺度为微米级和纳米级的尺度
➢ 在探测纳米孔和化学组成分析方面具有优势
扩散
滑流
α和壁面光滑性、气体类型、温度和压力有关，需要通过实验确定
Javadpour方程形式与达西定律一致，能方便的用到油藏模拟中
Q
K
AP L
视渗透率
Javadpour方程中的视渗透率等价于达西定律中的渗透率， 但是随压力、温度、气体分子量的变化而变化
通过视渗透率和渗透率的比值分析研究纳米孔中气体的流动特征
根据滑流的特性，甚至在压力降为零时，仍具有一定的滑流流动。
Knudsen扩散：气体在多孔固体中扩散时，如果孔径小于气体分子的平均 自由程，则气体分子对孔壁的碰撞，较之气体分子间的碰撞要频繁得多， 这种扩散，称为Knudsen扩散： 达西流：符合达西定律的流动
在不同尺度上，页岩气储集和流动状态
纳米孔和微孔（<50nm） 以吸附形式存在 流动状态为扩散和滑流